1发光的定义基本物理过程及现象分解
发光的定义基本物理过程及现象
发光的定义基本物理过程及现象发光是指物体在受到能量激发后，产生光的现象。
光的发射主要通过两个基本物理过程实现，即激发和辐射。
在物体中，原子和分子都存在能级结构。
当物体受到能量激发时，能级会发生变化，电子从一个低能级跃迁到一个高能级。
这个过程被称为激发。
激发过程中吸收的能量很快被转化为电子的激发能和内能，因此在物体中产生了热。
当电子由高能级跃迁回低能级时，多余的能量以光子的形式辐射出来，这个过程被称为辐射。
激发和辐射过程的能量差决定了光子的频率和波长。
根据光的频率和波长，可以将发光现象分为不同的类别。
例如，当电子在原子或分子的束缚态上发生跃迁时，产生的发光谱称为吸收谱。
而当电子由游离态跃迁回到束缚态时，产生的发光谱称为发射谱。
由于每个化学元素都有独特的能级结构，它们的发射谱可以用于元素的鉴定。
此外，当物体被激发后，发射出的光会产生连续的谱线，这被称为连续谱。
而当电子跃迁距离很大时，发出的光会以线状分布，形成线状光谱。
发光现象还可以通过不同机制进行分类。
其中一个是荧光和磷光，它们都是在外部施加的光源消失后仍然发光的现象。
荧光是指物体在激发后立即发光，并且在激发光源移除后迅速停止发光。
而磷光是指物体在激发后可以持续辐射出光，即使激发光源被移除。
这是因为物体中的电子在从高能级跃迁到低能级时需要经过一个产生能级的过程，这个过程需要一定的时间。
因此，在磷光物体中，电子可以在停止激发后继续发射光子，直到电子全部跃迁到低能级。
此外，发光现象还可以通过激发方式进行分类。
在常见的发光体中，激发方式可以是电子激发、能量转移和离子束激发。
电子激发是指通过电子的能量来激发物体发光，例如荧光灯和LED灯。
能量转移是指通过能量的传递来激发物体发光，例如磷光体。
离子束激发是指通过高能离子束轰击物体，使得物体中的电子激发并发射光，例如离子束发光器。
总的来说，发光是物体受到能量激发后产生光的现象。
通过基本的激发和辐射过程，不同的发光体可以产生各种不同的光谱和发光效应。
发光材料与显示课程教学大纲
《发光材料与显示》课程教学大纲课程代码：090642002课程英文名称：Luminescent Materials and Display课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0适用专业：光电信息科学与工程专业大纲编写（修订）时间：2017.10一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标《发光材料与显示》是光电信息科学与工程专业的一门专业任意选修课。
本课程的目的在于介绍发光的基本理论和基本知识，掌握发光与显示这一过程中的物理原理和规律，对目前发光材料在生产生活中的应用和发展有较深入的了解。
本门课在该专业培养计划中起到延伸与补充的作用。
教学目的：通过发光材料与显示的教学，使学生了解发光的定义及分类、掌握发光基本物理过程及现象，了解发光材料制备、表征、测量、分析的基本方法，对半导体发光、分立中心发光、特殊结构物质的发光有所了解，了解发光在照明、灯源、显示、探测领域的应用。
本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，还要让学生了解本学科的发展前沿，以及在教学过程中逐步培养学生的创新思维和创新能力。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.基本知识：了解发光的定义及分类、掌握发光基本物理过程及现象，了解发光材料制备、表征、测量、分析的基本方法等。
2.基本理论和方法：本课程主要包括发光的定义及分类、基本物理过程及现象、半导体的发光、分立中心的发光、发光在照明和其他光源中的应用、显示技术、发光在探测中的应用、主要发光材料、发光材料的制备、发光材料的表征及测量技术、视觉与颜色、发光分析。
通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。
3.基本技能:掌握用理论知识解决实际问题的能力等。
（三）实施说明1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。
光致发光及电致发光的基本知识
特点：1.分子间有特定的比例关系； 2.激基复合物在基态时相互作用较激发态要小得多，
判断激基复合物存在的两个依据： 1.是在光谱上观察到一个不同于任何单组元的发 射带; 2.是这个荧光发射带的强度对于样品浓度往往有 较强的依赖性
• 1) 振动弛豫：在液相或压力足够高的气相中，处于激发态的分子因碰 撞将能量以热的形式传递给周围的分子，从而从高振动能层失活至低 振动能层的过程，称为振动弛豫。
• 2) 内转化 • 具有相同多重度的分子，如果较高电子能级的低振动能层与较低电子
能级的高振动能层相重叠时，则电子可在重叠的能层之间通过振动耦 合产生无辐射跃迁，如S2→S1；T2→T1。
所谓Stokes位移。(振动弛豫失活) • 20形状比较： 荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激可到达
不同能级的激发态，但由于去活化(内转换和振动弛豫)到第一电子激 发态的速率或几率很大，好像是分子受激只到达第一激发态一样。
• 荧光的主要影响因素
• 10共轭效应：
• 共轭效应大，最大激发峰和最大发射峰会发生红移。
产生荧光必须具备两个条件： 1）分子的激态和基态的能量差必须与激发光频率相适应； 2）吸收激发能量之后，分子必须具有一定的荧光量子效率。
荧光的主要参数： 荧光效率、荧光强度、荧光寿命、极大波长。
荧光效率
发光分子数 激发态分子数
荧光寿命：分子荧光从最大亮度I衰减为I/2所用的时间。
激态分子的去活化过程（失能过程）：
主要内容
第一章 绪 论 第二章光致发光及电致发光的基本知识 第三章电致发光的器件结构与器件物理 第四章有机电致发光的主要辅助材料
《光现象》一章的知识点及其要求概述
《光现象》一章的知识点及其要求概述本章有四个课题：光的直线传播、光的反射、平面镜成像、光的折射、光的色散。
每个课题都包含了诸多知识点，掌握好每个知识点的要求，是完成学习目标的基本保证，是中考命题人员命制试题的主要依据。
下面结合课程标准按照课题顺序阐述每个知识点及其要求。
每个课题精选一个典型实例说明考查的知识点、解题思路、规范化的解题过程，也指出在解题时的易错点。
再给出中考试题中涉及本章的内容的高频知识点的真题、改编题、原创题。
这样通过对全文的学习，学生的综合素质就会快速提升。
一．光的直线传播（一）这个课题涉及到的知识点光的直线传播这个课题包含的知识点主要有光源、光的直线传播规律、光的直线传播规律的应用、光速。
（二）课标对这个课题涉及到的知识点的要求课程标准没有对这个课题做要求，本课题需要了解的内容是：1.光源：定义：能够发光的物体叫光源。
分类：自然光源，如太阳、萤火虫；人造光源，如 篝火、蜡烛、油灯、电灯。
月亮本身不会发光，它不是光源。
2.光的直线传播的规律：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
3.光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法 之一。
早晨，看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高，该现象说明：光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
4．应用及现象：①激光准直。
②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。
③日食月食的形成：当地球 在中间时可形成月食。
如图：在月球后1的位置可看到日全食，在2的位置看到日偏食，在3的位置看到日环食。
④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。
5．光速：光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s ；光在空气中速度约为3×108m/s 。
光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3。
光学原理-发光的定义及特点
• 气体放电总伴随着光的发射
– 气体放电过程中，有的原子、分子或离子在碰 撞过程中会被激发到高能态，从而会发出光来
X* X h
• 激发还可以通过异类原子（或分子）间的 共振能量传递间接地实现
气体放电的应用
• 霓虹灯 • 日光灯 • PDP • 气体激光器 • 激光泵浦 • 紫外杀菌灯 • 投影光源 •…
器件名称 阴极射线管 节能灯
发光类型 阴极射线发光 光致发光
PDP
冷阴极荧光灯 白光LED （蓝色芯片）
光致发光 光致发光 光致发光
六、材料发光所经历的主要过程
• 激发
– 发光必须首先从外界获取能量 – 将体内的原子、分子或离子从基态激发到高能态
• 辐射跃迁
– 高能态（激发态）是一种不稳定的状态， – 粒子迟早会从激发态跃迁回基态，释放出吸收的能
课堂练习
• 激发光谱的横坐标和纵坐标分别表示什么参量 – 横坐标：激发光的波长 – 纵坐标：特定波长（或谱带）发射光的强度或光通量
• 常见的激发光谱或发射光谱的纵坐标一般为相对强度 正确 • 工程上将激发停止后发光强度降低到起始值的 10% 所需
的时间作为荧光粉的余辉时间
思考题
1、什么是发光，它有什么特点？ 2、发光和热辐射有什么区别？ 3、发光所经历的主要物理过程有哪些？ 4、从发光经历的物理过程分析，如何才能保证日光灯具有较高的发光效率 5、列举常见的荧光粉器件，根据发光材料的激发方式说明其中发光材料的发光类型 6、什么是激发光谱，什么是发射光谱？ 7、发光效率有哪三种不同的表达形式，分别说明之。 8、一种日光灯用荧光粉的量子效率为0.8，发光峰值波长为500nm，计算该荧光粉在250 nm紫外
第二章 发光的定义及特点
八年级上册物理第四章 光现象知识点总结
一、光的直线传播八年级上册物理复习提纲第四章光现象1、光源：定义：能够发光的物体叫光源。
分类：自然光源，如太阳、萤火虫；人造光源，如篝火、蜡烛、油灯、电灯。
月亮本身不会发光，它不是光源。
2、规律：光在同一种均匀介质中是沿直线传播的。
3、光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。
早晨，看到刚从地平线升起的太阳的位置比实际位置高，该现象说明：光在非均匀介质中不是沿直线传播的。
1 34、应用及现象：2①激光准直。
②影子的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，在物体的后面形成黑色区域即影子。
③日食月食的形成：当地球在中间时可形成月食。
如图：在月球后1 的位置可看到日全食，在2的位置看到日偏食，在3的位置看到日环食。
④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像，其像的形状与孔的形状无关。
5、光速：光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空气中速度约为3×108m/s。
光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。
二、光的反射1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。
2、反射定律：三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.即:反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线和入射光线分居于法线的两侧，反射角等于入射角。
光的反射过程中光路是可逆的。
不发光物体把照在它上面的光反射进入我们的眼睛3、分类：（1）镜面反射：定义：射到物面上的平行光反射后仍然平行条件：反射面平滑。
应用：迎着太阳看平静的水面，特别亮。
黑板“反光”等，都是因为发生了镜面反射（2）漫反射：定义：射到物面上的平行光反射后向着不同的方向，每条光线遵守光的反射定律。
条件：反射面凹凸不平。
应用：能从各个方向看到本身不发光的物体，由于光射到物体上发生漫反射的缘故。
三、平面镜成像1、平面镜：成像特点：等大,等距，垂直，虚像①像、物大小相等②像、物到镜面的距离相等。
八年级物理复习提纲(下)
3、折射的现象：①从岸上向水中看，水好像很浅， 沿着看见鱼的方向叉，却叉不到；从水中看岸上的东 西，好像变高了。②筷子在水中好像“折”了。③海 市蜃楼。④彩虹。
入射角
N
空气
折射角
N
空气
入射角
O
O 水
水
折射角 图1
从岸边看水中鱼N的光路图（图1）： 图中的N点是 鱼所在的真正位置，N'点是我们看到的鱼，从图中可 以得知，我们看到的鱼比实际位置高。像点就是两条 折射光线的反向延长线的交点。在完成折射的光路图 时可画一条垂直于介质交界面的光线，便于绘制。
区别：凸透镜：中间厚，两边薄； 凹透镜：中间薄，两边厚
2、典型光路
F F F又名 会聚透镜 眼镜 老化镜 实物形状 光学符号 性质 对光线有 会聚作用 对光线有 发散作用
凹透镜
发散透镜
近视镜
二、生活中的透镜
照相机 原理 像的性质 光路图 像偏小：物 体靠近镜头， 投影仪远离屏 幕 像偏大：物 体远离镜头， 投影仪靠近屏 像偏小：物 体稍微远离透 镜，适当调整 眼睛位置 像偏大：物 体稍微靠近透 镜，适当调整 u＞ 倒立、缩小 的实像 投影仪 凸透镜成像 f＜u＜ 倒立、放大 的实像 u＜f 正立、放大 的虚像 放大镜
红
光的色散
紫
颜料的三原色
色光的三原色
3、物体的颜色：透明物体的颜色由通过它的色光 来决定。如图4，如果在白屏前放置一块红色玻璃， 则白屏上其他颜色的光消失，只留下红色。这表明， 其他色光都被红色玻璃吸收了，只有红光能够透过。 不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。如图 4，如果把一张绿纸贴在白屏上，则在绿纸上看不 到彩色光带，只有被绿光照射的地方是亮的（反射 绿光），其他地方是暗的（不反射光）。如果一个 物体能反射所有色光，则该物体呈现白色。如果一 个物体能吸收所有色光，则该物体呈现黑色。如果 一个物体能透过所有色光，则该物体是无色透明的。
1发光材料的基础知识
1.2 .1光谱与能级
1 吸收光谱（absorption spectrum)
当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分被 透射，剩余的部分被材料吸收,遵循beer定律
其中，I0(λ) 为波长为λ的光照射到物质的强度； I (λ)为光通过厚度X的发光材料后的强度；X-厚度； k λ是不依赖光强，随波长而变化的函数，称为吸收系数;
发光材料定义:发光体，是一种能够把从外界吸收的各种形 式的能量转换为非平衡光辐射的功能材料。
发光材料组成： 基质：发光材料中的主体物质
激活剂（发光中心）：掺入的 杂质，决定材料的发光性能
荧光粉：一定的激发条件下能发光的无机粉末材料，一般指的 是粉末晶体，也称为磷光体（phosphors),含有稀土离子的则成 为稀土荧光粉.
卤粉Ca5(PO4)3F:Sb3+, Mn2+
1.1.3发光材料
1 发光材料简介：
（1） 自然界中的发光材料 （2 ） 17世纪开始，发光现象称为实验科学的研究对象 （3 ） 1852年，光致发光第一个规律-Stocks定律提出 （4） 1867年，红宝石的光谱特性 （5） 1878年，阴极射线发光的研究 （6） 19世纪末20世纪初，X射线和核辐射的发现 （7） 1905年，爱因斯坦用光子的概念揭示Stocks规律的意义 （8 ）1913年，波尔提出原子结构的量子理论-发光学的理论基础 （9） X射线激发的CaWO4医用照相，寻找钨矿，以及其它类 发光材料在显示、照明等方面的广泛医用
。
激活剂
激活剂：激活剂掺入到基质中后以离子形式占据晶体中某种阳离子格位构 成发光中心，因此激活离子又被称作发光中心离子。激活离子的电子跃迁是 产生发光的根本原因。
发光的基本物理过程及现象
发光的基本物理过程及现象发光是指物质在外部能量作用下，发出光线的物理现象。
它是许多日常生活中常见的现象，例如火焰的闪烁、灯泡的发亮、太阳的辉煌等等。
发光是因为物质的原子或分子在吸收外部能量后激发至高能级，再回到低能级时释放出额外的能量，并以光的形式辐射出去。
发光的基本物理过程包括发光原理、能量吸收、激发、辐射和吸收等。
发光原理是发光的基础。
物质发光的原理可以归结为以下几种：热发光、电发光和化学发光。
热发光是指物体加热后产生的光线，其原理是温度升高时，原子或分子的能级会重新分布，部分电子由低能级跃迁到高能级，再由高能级向低能级跃迁时释放出光能。
典型的例子是火焰明亮的光和太阳的光。
电发光是指在电场或电流的作用下产生的光线，其原理是电子在电场中受到激发，跃迁至高能级并辐射出能量。
典型的例子是荧光灯、LED等。
化学发光是指在化学反应中产生的光线，其原理是通过化学反应使物质达到高能级，再在激发态上发生跃迁并释放出光能。
能量吸收是发光过程的第一步。
物质吸收能量的方式主要包括辐射吸收和热量吸收。
辐射吸收是指物质吸收入射光的能量，使原子或分子从基态跃迁到激发态。
不同物质对不同波长的光吸收的能力不同，这也是为什么物体呈现出不同颜色的原因。
热量吸收是指物质吸收热量，使原子或分子的能量上升，达到激发态的条件。
这种情况多见于火焰的发光过程。
激发是发光过程中的第二步。
激发是指物质的原子或分子由基态跃迁到激发态，即吸收的能量被转化为激发电子的能量。
在激发态下，物质的原子或分子处于不稳定的状态，需要通过跃迁回基态来恢复稳定。
激发的方式可以是热激发、电激发和化学激发等。
辐射是发光过程的第三步。
辐射是指物质在激发态中，原子或分子由高能级向低能级跃迁时，释放出额外的能量，并以光的形式辐射出去。
这种辐射是电磁波的辐射，波长范围可以是从紫外线到红外线。
不同材料的辐射特性是不同的，这也导致了它们发出的光的颜色和强度不同。
吸收是发光过程的第四步。
发光的基本物理过程及现象
发光的基本物理过程及现象光是我们日常生活中不可或缺的一部分，我们通过视觉感受到的颜色和明亮度都与光的发射和反射有关。
然而，你是否曾想过为什么一些物体能够发光，有些物体又无法发光呢？本文将介绍发光的基本物理过程及现象，帮助我们更好地理解光的本质。
一、发光的基本原理发光是指物体在一定条件下发出可见光的现象。
它有两种基本原理：自发发光和受激发光。
1. 自发发光自发发光是指物体在一定温度下，自身外部无光源的情况下发射出光线。
这种发光通常称为热辐射。
根据普朗克辐射定律，物体的发射光谱与其温度密切相关。
当物体温度升高时，辐射光谱的峰值会向短波方向移动，表现为颜色的变化。
我们将这种现象称为黑体辐射。
火焰、太阳等天体的发光便是典型的自发发光。
2. 受激发光受激发光是指在外界作用下，物质吸收外界能量后，通过特定的能级跃迁，发射出光线。
受激发光可以分为荧光和激光两种形式。
荧光是指物质在受到紫外线等高能量辐射的激发后，吸收能量并迅速返回基态，以可见光的形式发出。
常见的荧光现象包括荧光灯和荧光涂料。
当紫外线照射到荧光灯管内的荧光粉上时，荧光粉吸收紫外线的能量并立即发出可见光。
激光是指物质在经过特殊处理后，通过光增强的效应产生的强聚光光束。
激光具有高度的单色性、方向性和相干性，是现代科技中非常重要的应用之一。
例如激光器、激光打印机和光纤通信等。
二、光的发射和吸收要了解光的发射和吸收过程，有三种基本的物理过程需要考虑：辐射、吸收和自发辐射。
1. 辐射辐射是指物体通过发射电磁波的方式传递能量的过程。
当物体受到外界能量激发时，如热能或电能，它会释放出电磁波来传递这部分能量。
这些电磁波的波长和频率决定了我们所看到的光的颜色和明亮度。
2. 吸收吸收是指物体吸收外界光的能量而发生相应的能级跃迁。
物体的颜色取决于它对不同波长光的吸收程度。
当光线照射到物体表面时，部分光线会被吸收，而另一部分则会被反射、折射或透射。
3. 自发辐射自发辐射是指物体在吸收外界能量后，经过一段时间后自发地发射出光线。
发光的定义及分类1精
第1章发光的定义及分类11. 1发光的定义21. 2发光的分类31. 2. 1光致发光31. 2. 2电致发光31. 2. 3阴极射线发光31. 2. 4 X射线及高能粒子发光31. 2. 5化学发光41. 2. 6生物发光4参考文献4第2章基本物理过程及现象52 1光的吸收、反射及折射72 1 1固体中的光学常数72 1 2光在界面上的反射和折射82 13介电常数的色散和Kramer-Kronig关系102 2 Einstein关系和Einstein自发辐射系数112 2 1 Einstein 关系 112 2 2 Einstein自发辐射系数132 3谱线的宽度和线形142 3 1非均匀线宽142 3 2均匀线宽152 3 3动态非均匀线宽172 3 4谱线的线形172 4相干瞬态过程182 4 1光学Bloch方程182 4 2光章动、自由感应衰减和光子回波222 5量子化的辐射场与原子的相互作用282 5 1辐射场的量子化292 5 2量子化的辐射场和原子的相互作用292 6电子-声子耦合332 6 1声子332 6 2位形坐标和单频近似理论342 6 3无辐射跃迁402 7能量传递422 7 1 F rster-Dexter 理论 422 7 2 一对(D,A)间能量传递速率与距离的关系44 2 7 3供体发光的统计问题472 7 4浓度猝灭532 8光学非线性552 8 1非线性介质中的Maxwell方程552 8 2二阶非线性效应562 8 3三阶非线性效应59参考文献67第3章半导体的发光693 1能带模型，直接带与间接带723 2杂质与缺陷743 2 1杂质743 2 2缺陷773 3电学性质，p型与n型导电性823 3 1平衡态p-n结的性质833 3 2外加偏压下的p-n结843 4直接跃迁与间接跃迁863 4 1允许的带间直接跃迁873 4 2禁戒的带间直接跃迁903 4 3局域能级参与的跃迁923 4 4声子参与的跃迁933 4 5间接带间的跃迁953 5发光中心及陷阱983 5 1发光中心983 5 2陷阱1043 6复合发光及其衰减规律1093 6 1单分子与双分子衰减规律1093 6 2长余辉发光1123 6 3热释光1133 6 4光激励发光1173 7激子发光1183 7 1半导体吸收边的精细结构与激子1193 7 2万尼尔激子1203 7 3自由与束缚激子的复合发光1233 8施主-受主对发光1263 8 1施主-受主对的能量状态1263 8 2浅施主-受主对复合发光及其特征1273 8 3深施主-受主对发光1293 9等电子中心发光1323 9 1等电子中心吸收与发光光谱之间的镜像对称关系132 3 9 2等电子中心NN对的发光1333 10高激发密度下的发光1353 10 1激子分子及其发光1353 10 2电子-空穴液滴及其发光1363 11 p-n结发光1393 11 1 p-n结发光发展概要1393 11 2 p-n结发光效率1413 12单注入与双注入式发光1433 12 1注入方式与p-n结发光区域143312 2注入效率1463 12 3 p-i-n结构的双注入式发光147参考文献149第4章分立中心的发光15541群论在分立中心发光研究中的应用1564 1 1能级的分类和低对称下的劈裂1564 1 2选择定则和状态混杂1574 1 3分立发光中心能级结构的计算1594 2稀土离子的能级和跃迁1654 2 1稀土离子4f n组态的能级结构1654 2 2稀土离子4f n-15d组态的能级结构1674 2 3稀土离子电偶极跃迁的Judd-Ofelt理论172 4 3过渡金属离子的能级结构1754 4其他分离发光中心的能级结构1774 4 1ns 2型离子的发光中心1774 4 2离子团发光中心1784 5分立中心的发光过程1784 5 1线性系统的响应函数和转移函数1794 5 2应用转移函数的例子1804 5 3非指数衰减1834 6上转换发光1854 6 1激发态吸收1854 6 2上转换发光中的吸收雪崩现象1874 6 3能量传递引起的上转换发光1884 7量子剪裁1894 7 1光子分步发射19047 2逐次能量传递191参考文献193第5章特殊结构物质的发光19551半导体超晶格和量子阱的发光1965 1 1概论1965 1 2半导体超晶格和量子阱的制备1995 1 3半导体超晶格和量子阱的光谱2035 1 4非对称半导体双量子阱的发光2085 1 5组合半导体超晶格的发光2115 2半导体量子线和量子点的发光2125 2 1半导体量子线的发光2135 2 2半导体量子点的发光2175 3多孔硅的发光2245 3 1多孔硅的形成与结构2255 3 2多孔硅的光致发光2275 3 3多孔硅的电致发光2305 3 4多孔硅的发光机理2315 4非晶态半导体的发光2335 4 1非晶态半导体的结构与制备2335 4 2非晶态半导体的能带结构2355 4 3非晶态硅的发光2365 4 4非晶态硫属化合物的发光239参考文献239第6章发光动力学问题的计算机模拟24161随机变量的模拟2426 2发光的模拟2446 2 1发光的统计性质2446 2 2单分子荧光的计算机模拟2456 2 3单分子识别2476 3能量传递过程的模拟2496 3 1具有分布密度（p 0（ X ）的随机变量X 的模拟249 6 3 2静态能量传递2496 3 3 D-D传递对D-A传递的影响2506 4相干瞬态现象的模拟2516 4 1相位和频率的随机变化2516 4 2红宝石中的失相过程的计算机模拟256参考文献258第7章发光在照明和其他光源中的应用25971前言2617 2灯用发光材料和辐射光源2617 3荧光灯2627 3 1灯的结构和工作原理2627 3 2荧光灯的能量转换2637 3 3色温、光色、显色指数2637 3 4三基色荧光灯2647 3 5无电极荧光灯2657 3 6无汞荧光灯（稀有气体荧光灯）2667 4高压汞荧光灯2677 4 1灯的结构和工作原理2677 4 2能量转换2687 5金属卤化物灯和钠灯2687 5 1金属卤化物灯2687 5 2高压钠灯2707 6荧光灯用发光材料2717 6 1发展历史2717 6 2对发光材料性能上的要求2727 6 3卤磷酸盐2737 6 4磷酸盐荧光体2887 6 5硅酸盐荧光体2937 6 6铝酸盐荧光体2997 6 7鸨酸盐荧光体3037 6 8硼酸盐荧光体3047 6 9钒酸盐荧光体3067 6 10 Y 2O 3 ： Eu和其他荧光体3077 7高压汞灯用发光材料3107 7 1发展历史和现状3107 7 2对发光材料性能的要求3117 7 3氟锗酸镁和砷酸镁3117 7 4磷酸锶镁锡3127 7 5钒酸钇铕和钒磷酸钇铕3137 7 6硅酸钇铈铽3147 7 7铝酸钇铽3157 7 8氯硅酸锶铕3167 8弱光源3177 8 1放射性发光材料3177 8 2长时发光材料3187 9白光发光二极管3217 9 1白光发光二极管的基本原理和光能转换3227 9 2蓝芯片-荧光体白光LED器件的结构和制造工艺323 7 9 3白光发光二极管用荧光体3237 9 4 Ce 3+激活的稀土石榴石体系3257 9 5 Eu 2+激活的氯硅酸镁锌钙体系3267 9 6 Eu 2+激活的碱土焦硅酸盐3277 9 7 Eu 2+激活的蓝色荧光体和红色荧光体328710展望329参考文献330第8章显示技术33681阴极射线发光3408 1 1真空阴极射线发光3408 1 2固态阴极射线发光3598 2光致发光等离子体显示3678 2 1工作原理3678 2 2 PDP中采用的发光材料3688 3注入发光3698 3 1发光二极管3698 3 2双极注入复合发光3798 4电致发光3888 4 1无机粉末型电致发光(EL)材料和显示器件388 8 4 2无机薄膜电致发光(EL)材料和显示器件4258 5矩阵多像元显示的驱动及控制4438 5 1字符显示4448 5 2矩阵显示屏的控制与驱动4468 5 3大屏幕电视4558 5 4集成化显示显像461参考文献462第9章发光在探测中的应用46691前言4689 2 X射线和物质的作用4689 3医学X射线影像探测4709 3 1 X射线荧光屏4709 3 2 X射线影像增强管4719 3 3 X射线增感屏4739 4 X射线发光材料4779 4 1鸨酸钙4779 4 2硫化锌镉4789 4 3氟卤化钡4799 4 4澳氧化镧4819 4 5硫氧化稀土类4829 4 6稀土钽酸盐类4829 4 7小结和展望4849 5计算X射线影像4849 5 1小结和展望4899 6 X射线无损检测4909 6 1发光玻璃4919 7热释光剂量探测4939 7 1热释光原理4949 7 2热释光材料及性质5029 8电离辐射荧光探测5139 8 1无机闪烁体5149 8 2陶瓷闪烁体5319 8 3有机闪烁体5339 8 4新型闪烁体展望535参考文献536第10章主要发光材料541101基质54310 1 1 IA-VIIA 族化合物 54310 1 2 IIA-VIA 族化合物 54510 1 3 IIB-VIA 族化合物 54610 1 4 IIIA-VA 族化合物 54910 1 5 (Al, Ga, In) (P, As) 55010 1 6 GaN, SiC 发光 55110 1 7三元及多元化合物55210 1 8氧化物和含氧酸盐55510 1 9有机化合物发光56010 2发光中心56110 2 1 ns 2型离子发光中心56110 2 2过渡金属离子发光中心56110 2 3镧系金属离子发光中心56410 2 4复合离子发光中心583参考文献585第11章发光材料的制备591111原材料的制备和提纯59211 1 1高纯硫化锌/镉的制备59311 1 2高纯磷酸氢钙的制备59411 1 3高纯二氧化硅的制备59411 1 4高纯氧化铝的制备59511 1 5高纯鸨酸的制备59511 1 6单一稀土元素氧化物的提纯595 11 1 7高纯五氧化二钒的制备59711 1 8高纯硫的制备59711 2发光材料粉体的制备59711 2 1原料的选择和配比59811 2 2高温固相反应制备发光材料599 11 2 3高温固相反应的设备60111 2 4粉体粒度的控制60111 2 5粉体粒度的测定60211 3其他高温制备发光材料粉体的方法603 11 3 1喷雾热解法60411 3 2燃烧法60711 3 3微波辅助加热法60911 4溶液法制备发光材料61111 4 1沉淀法61111 4 2水热法61311 4 3溶胶-凝胶法61411 5纳米发光材料的制备61611 5 1纳米半导体发光材料61711 5 2纳米掺杂化合物发光材料制备61911 5 3发光玻璃制备620116发光材料的优化和新发光材料的探索621参考文献623第12章发光材料的表征及测量技术626121光致荧光光谱的测量62712 1 1光致荧光光谱测量的预备知识62712 1 2照度计法测荧光粉的相对亮度63012 1 3照度计法测紧凑型荧光灯(CFL)总光通量632 12 1 4 CFL 的 SPD 测量 63412 1 5荧光粉SPD的测量63612 1 6 WLED光色参数的测量63712 2时间分辨63712 3形貌测量64012 3 1粒度分析64012 3 2光学显微镜64212 3 3电子显微镜(EM或TEM)64212 3 4扫描电子显微镜(SEM)64412 3 5近场光学显微镜64512 3 6扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)646 参考文献647第13章视觉与颜色64813. 1 视觉 64913. 1. 1视觉及其形成过程64913. 1. 2明视觉、暗视觉和介视觉64913. 2颜色及CIE表色系统65013. 2. 1三基色原理及基本概念65013. 2. 2 RGB表色系统65113. 2. 3 CIE的 XYZ 表色系统65213. 2. 4均匀色空间65613. 2. 5色差及其计算公式65713. 2. 6 CIE标准光源65913 3色温、相关色温和光色66113 3 1黑体辐射定律66113 3 2非黑体辐射66213 3 3色温和相关色温66213 3 4 光色 664134显色指数664参考文献665第14章发光分析666141荧光分析法的原理及应用66914 1 1荧光分析法的基本原理66914 1 2荧光分析仪器67014 1 3荧光测量技术67114 1 4背景信号67314 1 5荧光定量分析的各种条件67414 1 6环境中有害成分的荧光分析67514 1 7食物及头发中有害成分的荧光测定677 14 2稀土元素发光分析67814 2 1稀土简单离子的荧光分析法67814 2 2稀土有机络合物的荧光光度法67914 2 3稀土元素荧光分析中的新方法新技术684 14 2 4稀土结晶磷光体发光分析法68914 3化学（生物）发光原理及其应用69214 3 1化学发光分析法的基本原理69214 3 2主要化学发光体系69614 3 3电化学发光70314 3 4化学发光免疫分析70814 3 5化学发光分析在环境检测中的应用712 14 3 6化学发光技术在生物医学领域的应用716 14 3 7化学发光传感器719参考文献722第15章同步辐射原理与应用简介734151前言73515 2同步辐射原理73515 2 1同步辐射基本原理73515 2 2同步辐射装置：电子储存环73615 2 3同步辐射装置：光束线、实验站74015 2 4第四代同步辐射光源74015 3同步辐射应用研究74315 3 1 概述 74315 3 2真空紫外光谱74415 3 3 X射线吸收精细结构74515 3 4在生命科学研究中的应用74715 3 5同步辐射的工业应用74715 3 6第四代同步辐射光源的应用74915 4结束语750参考文献750。
发光原理资料
发光原理发光，是指物质在一定条件下能够持续地发出可见光的现象。
发光原理是指导致物质发光的基本机制和过程。
在自然界和人工制品中，我们可以观察到各种发光现象，比如火焰的明亮、荧光物质发出的微弱光，甚至是发光二极管发出的强光等。
发光的基本过程发光的基本过程通常包括两种类型，即热发光和冷发光。
热发光是指物质吸收能量后温度升高，产生辐射发光，例如燃烧物质发出的光。
冷发光是指物质在受到激发或其他外部刺激后，不升高温度而直接发光的过程，例如荧光与半导体发光等。
下面将从原子和分子水平分别简单介绍这两种发光过程。
原子发光原子在吸收能量后，电子受激发跃迁到高能级，再返回到低能级时，释放能量，产生光辐射，即光子。
这种过程就是原子的辐射发光过程。
例如，当氢原子的电子从第三能级跃迁到第二能级时，就会发出可见光。
因此，不同原子的不同能级对应着不同波长的光子，从而产生不同颜色的发光现象。
分子发光分子的发光主要源于两个方面的因素：一是分子结构的对称性，二是分子内部能级的布居。
例如，有机分子中存在的发光基团，在受到激发后，通过多种可能的电子跃迁过程，最终导致分子发光。
这种发光通常在紫外光激发下，在可见光和红外光区域产生发光。
发光的应用发光技术在现代社会中有着广泛的应用，其中最为人熟知的就是照明领域。
传统的电灯，如白炽灯和荧光灯，利用热发光和荧光发光原理实现照明。
而LED（发光二极管）作为一种新型的照明技术，通过半导体发光原理，具有能效高、寿命长、亮度高等优点，已经成为未来照明领域的主流技术。
另外，在信息显示、光通信、生物成像、荧光探针等领域也广泛应用了发光技术。
通过精密的设计和控制，人们可以利用不同的发光原理和物质，实现多种应用需求，推动科技和生活的进步。
结语发光原理作为一个基础科学领域，贯穿着物理、化学、材料等多个学科领域，为人们认识自然界提供了宝贵的信息和技术手段。
深入研究发光原理，不仅有助于推动发光材料和器件的发展，更对于人们研究光学现象以及探索新型应用有着重要的意义。
科普小知识为什么电灯泡会发光
科普小知识为什么电灯泡会发光科普小知识：为什么电灯泡会发光引言：电灯泡作为一种普遍存在且被广泛使用的照明设备，电灯泡内部的发光原理仍然是许多人感兴趣的话题。
本文将为您科普电灯泡发光的原理，并解释光的产生与电能转化的关系，帮助您更好地理解为什么电灯泡会发光。
第一节：电灯泡结构及基本原理电灯泡是由一个灯泡外壳、一支金属丝灯丝、充填有气体的灯泡内部组成的。
灯泡外壳一般由玻璃制成，以确保内部电路和光产生过程受到保护。
金属丝灯丝被固定在灯泡的两个金属脚上，其材料通常为钨或钼，具有较高的熔点和较低的蒸发速率，能够在高温下稳定发光。
第二节：电灯泡的工作原理电灯泡的工作原理是基于电热效应。
当通电通过金属丝灯丝时，灯丝内部的电阻会将电能转化为热能。
金属丝灯丝受到电能的加热，达到高温状态后，周围的空气也一同被加热。
第三节：发光原理当金属丝灯丝达到足够高的温度时，其将发射出可见光，这就是我们常说的灯泡发光的原理。
光的产生是由于物质受热后电子的激发和跃迁效应。
金属丝灯丝在高温下，内部的电子激发至较高能级，当电子从高能级返回低能级时，会放出能量并以光的形式散发出来。
第四节：灯泡外壳的作用灯泡外壳起到保护灯丝和内部电路的作用，同时也能对光的散射产生调节效果。
外壳材料一般是透明的玻璃，能够让光线通过并照亮周围环境。
在灯泡外壳内部充填的气体，如氮气、氩气和氖气，能够延长金属丝灯丝的寿命，并调节灯泡发光的颜色。
结论：通过以上对电灯泡发光原理的科普，我们了解到电灯泡能够发出光的原因是由于金属丝灯丝在通电后加热并达到足够高的温度，从而使电子激发并产生可见光。
灯泡外壳作为保护和调节光线的元件，能够影响灯泡发光的效果。
我们在日常生活中使用电灯泡时，不仅能享受到舒适的照明效果，也能对其工作原理有一定的了解。
参考文献：[1] W. Jaeger, W. Ernst, "Glow Discharge Lamps," Phys. Technol. J., vol. 1, no. 7, pp. 74-78, 2017.[2] J. H. Miller, "The Electric Light: Edison and His Invention," Am. Heritage, vol. 45, no. 6, pp. 95-102, 1994.。
发光的基本物理过程及现象
辐射机制
共振机制
能量转移的机制
无辐射机制
交换机制
通过化学键的能量转移
根据ET的主体、受体、以及环境的不同，能量转移会以不同的机制发生。 当D*与A相遇时，ET可能只以一种机制完成，也可能以多种机制完成。
a) 辐射机制
D* → D + hν A + hν → A* 辐射机制的能量转移发生的概率为： [A]L P 0 I D ( ) A ( )d Ｄ＊＋Ａ→Ｄ＋Ａ＊
电子跃迁的选择定则
1，自旋选择定则：不同自旋态之间的跃 迁是禁戒的 2，宇称选择定则：对于电偶极跃迁，相 同宇称之间的跃迁是禁戒的。
例如：d壳层内部组态跃迁，f壳层内部组态跃 迁，d态与s态之间跃迁都是禁戒的。 li为奇数则为奇宇称，为偶数则为偶宇称
以上选择定则在孤立的原子光谱中是严 格成立的，但是在固体中，在一定条件 下，这些选择定则不是严格的，有很多 时候会被打破，产生一定强度的跃迁。 例如： 自旋轨道耦合 电子－声子耦合 晶格场畸变
位形坐标对应的吸收谱
吸收谱的宽度取决于基态 和激发态抛物线最低值的 差值R。
如果R=0，则吸收为线谱。这 种跃迁叫做零振动跃迁或零声子跃 迁 R越大，吸收谱越宽 吸收谱越宽，R越大
发光的基本物理过程及现象
吸收谱的宽度取决于基态 和激发态抛物线最低值的 差值R。
如果R=0，则吸收为线谱。这 种跃迁叫做零振动跃迁或零声子跃 迁 R越大，吸收谱越宽 吸收谱越宽，R越大
耦合：电子与晶格振动相 互作用。R反映了耦合的 强度。
R=0，弱耦合 位形坐标对应的吸收谱 R>0，中等耦合 R>>0，强耦合
Ket ∝< ψ i｜H｜ ψf > = < ψ i｜He｜ ψf > + < ψ i｜Hc｜ ψf >
He —— 代表电子交换的相互作用，当D与A的HOMO‐HOMO 或 LUMO‐LUMO 重叠时，可导致电子在不同轨道之间的跳跃。这种电子交换作用需要电子 云的重叠，即D与A的“相互接触”。 Hc —— 代表库仑相互作用，是一种远程的共振相互作用。即当一个分子的 电子在HOMO与LUMO之间跳跃时。可引起另一个分子的共振，可使另一分 子的电子在HOMO与LUMO之间跳跃。D与A之间的共振不需要彼此接触，其 间没有发生轨道重叠。这种远程相互作用的机制称为共振机制或诱导偶极 机制。
cdexter理论etkje其中k与轨道相互作用有关r给体与受体间的边界距离l给体与受体的范德华半径之和et与受体的吸光特性无关介质黏度显著影响能量转移的进行能量转移强烈依赖于分子的扩散能量转移过程遵守wigner自旋守恒规则体系的始态与终态的电子自旋角动量之和守恒如d特点e实例无辐射机制通过化学键的能量转移da075nm不是fster理论计算的r002nm也显然不是dexter机理da075nm此时ketda115nm时的250倍这与fster理论及dexter机理均不相符他们认为这种能量转移是通过化学键实现的verhoeven?note分子内的能量转移不仅依赖于给体与受体间的距离还依赖于分子的结构电子组态eg
灯发光原理
灯发光原理
灯发光的原理是基于固体、液体或气体被激发时产生的电磁辐射。
具体而言，灯泡中通常装有一根高阻抗材料制成的电极，如钨丝或石墨。
当通过电流流过电极时，电流流经电极内部的原子或分子，激发它们的电子。
激发后的电子处于高能级状态，并且经过一段时间后会跃迁至低能级状态。
在这个过程中，电子释放出多余的能量，这些能量以光子的形式被释放出来。
光子是光的基本单位，具有波粒二象性。
灯泡内通常充满了某种气体，如氩气或氮气，这些气体可以通过电流激发并帮助电子跃迁。
灯泡内的气体压力和组成可以影响光的颜色和亮度。
另外，某些灯泡采用了一种半导体材料，如LED（发光二极管），LED通过电流激发半导体中的电子，使其跃迁并发出可见光。
与传统的灯泡相比，LED更高效、更耐用，并且能够发出特定颜色的光。
总的来说，灯发光的原理是通过激发电子并引发跃迁，产生能够感知的光。
不同类型的灯具使用不同的材料和原理，因此它们可以产生不同颜色和亮度的光。
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发光的分类
生物发光
在生物体内，由于生命过程的变化，其相应的生化反应释放的能 量激发发光物质所产生的发光 。
１９６０年，经精密测定发现，萤火虫体内化学反应所得 的能量中约９０％都转化为光，这种转化效率是迄今发 光系统中最高的。科学家认为，如果能根据这次研究获 得的荧光素酶立体构造的知识，进一步弄清萤火虫发光 反应中转化效率如此高的原因，将有助于开发节约能源 的生物纳米机器。
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基本物理过程及现象
电子－声子耦合 能量传递
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材料分类
电子－声子耦合
吸收、发射、无辐射跃迁
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具有畸变八面体对称性的Cu+格位具有无序的本征 能量值及声子辐射支助的模式（这是在吸收光谱中 出现光材料. 1996.12, 上海: 上海科学技术出版社.
20
能量传递
通过与晶格振动 交换能量实现能 量守恒 公式？
21
能量传递
同种中心间两种能量传递方式
（a）激发迁移；
（b）交叉驰豫
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钕离子的交叉驰豫过程
聂秋华, 光纤激光器和放大器技术. 1997, 北京: 电子工业出版社.
23
分立中心的发光
上转换发光
发射光子能量大于激发光子能量
量子剪裁
电视机 雷达 示波器
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发光的分类
X射线及高能粒子发光
在X射线、γ射线、α粒子和β粒子等高能粒子激发下，发 光物质所产生的发光 。 次级电子激发或离化发光物质，这些激发或离化状态重 新回到平衡态时，就产生了发光。
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发光的分类
化学发光
由化学反应过程中释放出来的能量激发发光物质所产生 的发光 。
电子－声子耦合
电子－声子相互作用，引起发光性质的随温 度变化； 发光中心间及发光中心与其他原子相互作用， 引起激发迁移和能量传递。
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电子－声子耦合
无辐射跃迁
温度猝灭
向下能级无辐射跃迁引
起的温度猝灭； 通过上能级的热猝灭。
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能量传递
能量传递
供体(D)：在这个过程中失去能量的中心； 受体(A)：在这个过程中获得能量的中心。
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发光的定义
什么是发光？
发光就是物质在热辐射之外以光的形式发射出多余 的能量，而这种多余能量的发射过程具有一定的 持续时间。 发光区别于光的散射、反射等物理过程。
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发光的定义
发光的两个主要特征
发出的总辐射中超出热辐射的部分； 当激发源停止对物体的作用后，发光现象还会持
续一定的时间。
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发光的分类
化学发光
生物发光
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发光的分类
光致发光photoluminescence
是用光激发发光体引起的发光现象。 它大致经过吸收、能量传递及光发射三个阶段。 光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过 激发态。 能量传递则是由于激发态的运动。 举例：
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发光的分类
电致发光
本征型电致发光
施主或陷阱中通过电场或热激发到达导带的电子，或从 电极通过隧穿效应进入材料中的电子，受到电场加速 获得足够高的能量，碰撞电离或激发发光中心，最后 导致复合发光。
按照发光时间长短
荧光：物质在受激发时的发光； 磷光：激发停止后的发光； 一般以持续时间分界：
荧光 10-8 S 磷光 t
说明物质在接受激发能量和产生发光的过程中，
存在着一系列的中间过程。
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发光的分类
按被激发的方式分类
光致发光photoluminescence 电致发光electroluminescence 阴极射线发光cathode luminescence X射线发光及高能粒子发光
第一章 发光的定义、 基本物理过程及现象
仇怀利
11/10/2018
主要内容：
一、发光的定义和分类 二、基本物理过程和现象
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发光的定义
什么是发光？
太阳、星星 白炽灯、蜡烛 月光、极光 “鬼火”
荧光猪肉很可能是生猪在饲养环节即被喂食过过量 含磷饲料，导致猪体内磷含量超标；“也可能是这 块猪肉感染了细菌，有一种荧光菌，如果猪肉在切 割中沾上这种菌，菌的代谢物就会让猪肉发出蓝色 荧光”。
p-n结注入式电致发光 当半导体p-n结正向偏置时，电子(空穴)会注入到p(n)型 材料区。这样注入的少数载流子会通过直接或间接的 途径与多数载流子复合。 9
发光的分类
阴极射线发光
发光物质在电子束激发下所产生的发光。 入射电子激发发光物质离化原子中的电子，产生次级电 子，次级电子激发发光物质产生发光。
处于1D2的两个 Pr3+离子发生能 量传递引起上转 换发光
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Tm3+和Yb3+双掺杂体系中的 能量传递和上转换发光
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量子剪裁
光子分步发射 逐次能量传递
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光子分步发射
真空紫外激发下YF3： Pr的发光 到1I6的跃迁位于 405nm，属于可见 光的深紫区。其余 几条都在紫外区 在这种材料中，用 真空紫外激发，可 见光发射量子效率 达到140 %
一个激发光子产生两个或两个以上的光子
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上转换发光
激发态吸收 能量传递引起上转换发光
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激发态吸收
LaF3中Tm3+的能级 及647.1nm激发下的 上转换发光过程
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能量传递引起上转换发光
处于激发态的同种离子间的能量传递; 不同离子间的逐次能量传递
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能量传递引起上转换发光
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逐次能量传递
真空紫外激发下LiGdF4:Eu中两步能 量传递引起的量子剪裁发光
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铒离子的向上转换过程
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能量传递
浓度猝灭
激活剂离子之间的交叉驰豫； 激活剂浓度增加，激活剂和缺陷、杂质之间迁移
速率加大，更容易到达猝灭中心。
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