气体放电灯基本原理
光源知识培训-气体放电的基本原理
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
二. 线光谱
hνnm =En -Em =e△Vnm =hc/λnm λnm=1239/△Vnm
E
△V→V
λnm→nm
hγmn
En
Em
E0
hγn0
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
1. 不同元素的能级不同，其辐射的波长不同 →选择性强 2. 共振辐射的效率(特别是第一共振态)最高 3. 能级之间的跃迁服从选择定则 4. 线光谱辐射的功率密度Pnm
1 nn BnmρB(ν) hνProf.ν 4π 1 = c nn Bnm LνB hνProf.ν
6
c ρB(ν) 其中： LνB = 4π
εν s c2 由5和6得： i = εν 2hν
3
LνB
7
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
平衡下：
1 nn Anm hνProf.ν 4π 1 + nn Bnm LνB hνProf.ν c 8
诸定昌
b)色散型(洛仑兹力)轮廓 γ 1 Prof.ω= 2π 2 ( γ) (ω- ω0) + 2 c)高斯型轮廓 Prof.ω=( 4Ln2) exp[πγ 2
1 2
2
4Ln2(ω- ω0) γ2
2
]
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
二.谱线的自然宽度
t→t+dt dnn=- Anm nn dt
12
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
εν εν +εν
Kν LνB e = Kν LνB
- hν
KT
=e
- hν
低压汞灯的工作原理
低压汞灯的工作原理
低压汞灯，一种常见的气体放电灯，其工作原理主要基于低气压弧光放电的原理。
在低压汞灯中，汞蒸气压力较低，通常为1.3～13Pa（0.01～0.1mmHg）。
当灯被点燃时，汞蒸气压小于一个大气压，此时汞原子主要辐射波长为253.7nm 的紫外线。
这种紫外线辐射是低压汞灯的主要发光方式，不需要通过其他物质将紫外线转化为可见光。
在低压汞灯中，汞蒸气在通电后释放出紫外线。
这种紫外线具有杀菌作用，原因在于其独特的波长。
细胞对光波的吸收谱线有一个规律，在250~270nm的紫外线有最大的吸收。
被吸收的紫外线作用于细胞遗传物质即DNA，起到一种光化作用。
紫外光子的能量被DNA中的碱基对吸收，引起遗传物质发生变异，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。
这一发现使得低压汞灯在医疗、卫生和日常生活等多个领域得到了广泛应用。
此外，低压汞灯的悬挂高度也会影响其工作效果。
悬挂过高或过低都会降低杀菌效果，因此在使用时需要根据实际情况调整悬挂高度，以达到最佳的杀菌效果。
低压汞灯的工作原理是基于低气压弧光放电的原理，通过释放具有杀菌作用的紫外线来实现杀菌效果。
同时，其悬挂高度也是影响杀菌效果的重要因素之一。
随着科技的不断发展，低压汞灯的应用领域将更加广泛，为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。
霓虹灯应用的原理是啥意思
霓虹灯应用的原理是啥意思引言霓虹灯是一种具有鲜明亮丽的色彩和独特视觉效果的灯光装饰，被广泛应用于商业、家庭和公共场所。
在这篇文档中，我们将探讨霓虹灯应用的原理是什么，了解它是如何工作的。
什么是霓虹灯霓虹灯，也被称为气体放电灯，是一种通过在玻璃管内注入激发气体后进行放电而产生光线的装置。
霓虹灯的玻璃管通常是一个封闭的圆管，内部充填了低压气体。
当通电时，气体放电产生辉光，从而呈现出霓虹灯独特的亮丽光彩。
霓虹灯的原理霓虹灯的工作原理基于气体放电的现象。
下面是霓虹灯的工作原理的简要描述：1.玻璃管：霓虹灯通常由一个气体充填的玻璃管构成。
这种玻璃管被制成不同的形状和图案，以产生各种艳丽的灯光效果。
2.气体充填：玻璃管内部充填了低压气体，如氩气、氖气、氦气等。
这些气体对电流具有较高的电导率，以便在通电时产生放电。
3.电极：玻璃管两端装有电极，一个是阳极（正极），另一个是阴极（负极）。
电极通过线缆连接到电源。
4.电流通路：当电源接通时，电流从阳极流入霓虹灯管，由阴极流回电源。
其中，电流通过气体放电和电极之间的电场。
5.气体放电：在电场的作用下，气体分子受到激发，原子和分子之间的电子转移能量，产生发光现象。
这种发光形式为较为明亮的霓虹灯效果。
6.发光颜色：不同的气体和玻璃管内涂覆的荧光粉会产生不同的颜色。
例如，氖气玻璃管呈现红色、氩气呈现蓝色。
霓虹灯的应用霓虹灯由于其独特壮丽的视觉效果，被广泛应用于各个领域。
以下是一些常见的应用领域：•商业广告：商店、餐厅和咖啡馆经常使用霓虹灯来吸引顾客和增强品牌形象。
霓虹灯的鲜艳色彩和独特效果能够吸引人们的注意力，并增加产品或服务的曝光度。
•城市景观：许多城市在夜晚使用霓虹灯来装饰建筑物、桥梁和大型广告牌，以提升城市的夜景魅力。
这些霓虹灯创造出美丽的光影效果，并为城市增添了一种独特的浪漫氛围。
•娱乐设施：霓虹灯在娱乐设施中也被广泛应用。
例如，游乐园和主题公园使用霓虹灯来烘托欢快的气氛。
气体放电灯工作原理
气体放电灯工作原理气体放电灯是一类利用气体放电产生光的照明设备。
常见的气体放电灯包括荧光灯、气体放电管和氙气灯等。
下面是这类灯的基本工作原理：1. 概述：-气体放电灯工作的关键是通过电流通入气体，激发气体原子或分子，使其处于激发态，当它们返回基态时释放出光。
这一过程称为气体放电。
2. 电离：-在灯管中充填有一种或多种气体，通常还包含一定量的汞蒸气或其他辅助物质。
当电流通过气体时，产生的电场引起气体分子的电离。
这些电离的分子和自由电子形成等离子体。
3. 激发态产生：-在等离子体中，气体分子的一些原子或分子被激发到高能级状态。
这个过程需要能量，通常是通过电流的能量传递来实现。
4. 激发态的衰减：-激发态的气体分子不稳定，它们会迅速返回到基态。
在这个过程中，释放出能量。
这个能量以光的形式发射，形成我们所看到的灯光。
5. 荧光物质的使用（荧光灯）：-在荧光灯中，灯管内壁涂有荧光物质（如荧光粉），这些物质能够吸收紫外线辐射并重新辐射出可见光。
因此，荧光灯中的光主要来自荧光物质的辐射。
6. 气体选择：-不同的气体和气压条件可以影响灯的颜色和光谱特性。
例如，氙气灯使用氙气来产生强烈的白色光。
7. 启动：-启动气体放电灯时，需要提供足够的电压，以克服气体的阻抗并引发放电。
启动方法可以包括电流冲击、电磁场激励、电子枪引导等。
8. 调光和稳定：-一些气体放电灯可以通过调整电流或电压来实现调光，而电子元件如镇流器可用于稳定电流和延长灯的寿命。
总体而言，气体放电灯通过电离气体、激发原子或分子、发射光辐射的过程实现光的发射。
这种技术在荧光灯、气体放电管、氙气灯等多种灯具中得到了广泛应用。
气体放电灯工作原理
气体放电灯工作原理
气体放电灯工作原理
气体放电灯
气体放电灯是由气体、金属蒸气或几种气体与金属蒸气的混合放电而发光的灯。
通过气体放电将电能转换为光的一种电光源。
气体放电的种类很多，用得较多的是辉光放电和弧光放电（见电弧放电）。
辉光放电一般用于霓虹灯和指示灯。
弧光放电可有很强的光输出，照明光源都采用弧光放电。
荧光灯、高压汞灯、钠灯和金属卤化物灯是应用最多的照明用气体放电灯。
气体放电灯在工业、农业、医疗卫生和科学研究领域的用途极为广泛。
气体放电灯工作原理
气体放电灯工作原理其实很简单，它的放电发光过程主要可以分为三个阶段，第一阶段只要把放电灯连接工作电路，就会产生稳定的自持放电，使得电能转化为自由电子的动能;第二阶段快速自由运动的电子会与空气中的原子气体发生碰撞的现象，从而又把自由电子的动能转化为气体原子的内能;第三阶段气体原子在返回基态时，就将内能转化为光辐射释放出来;经过以上三个阶段，气体放电发光的过程就完成了，灯就会一直持续发光了。
高强气体放电灯工作原理。
气体放电灯的工作原理
气体放电灯的工作原理
气体放电灯是一种利用气体放电过程产生的电磁辐射来发光的设备。
其工作原理如下：
1. 气体选择：气体放电灯中通常填充有一种或多种特定的气体，如氩气、氙气或汞蒸气等。
这些气体的选择取决于需要的发光特性以及电流和电压条件。
2. 放电激发：通过加入足够的电流和电压，使气体形成放电现象，气体分子在电场的作用下获得足够的能量而发生激发。
激发过程中，气体分子的电子会获得能量跃迁到高能级。
3. 能级跃迁：当激发的气体分子的震动、转动或电子能级的能量达到特定的状态，会发生能级跃迁。
这个跃迁会释放出光子，即电磁辐射，产生可见光。
4. 光的发射：当气体分子发生能级跃迁，释放出光子时，这些光子会以不同的频率和能量呈现出不同的颜色和亮度。
光子通过光学系统在灯泡内部的荧光体或磷层上发生多次反射，从而增加了发光效果。
5. 加热和冷却：气体放电灯通常会产生大量的热量，这需要通过散热装置来冷却灯泡。
总结：气体放电灯通过气体放电激发和能量级跃迁的过程产生电磁辐射，进而发光。
根据所选择的气体种类和放电条件，可以得到不同颜色和亮度的光。
霓虹灯发光原理与氢原子光谱
霓虹灯发光原理与氢原子光谱霓虹灯是一种常见的气体放电灯，其工作原理是通过刺激气体分子或原子的能级跃迁来产生发光。
霓虹灯的结构由玻璃管、电极、钝化剂和稀有气体组成。
稀有气体通常选择氮气或氩气，钝化剂使用小量的氖气或氦气。
在灯管两端安装有电极，电极上有一层钝化剂。
当将电压施加在霓虹灯的电极上时，电子从阴极流向阳极。
在这个过程中，电子与稀有气体的原子或分子碰撞，从而激发了原子或分子的电子，使之跃迁到更高的能级。
当电子回到基态时，原子或分子会发射光子。
每个原子或分子发射的光子的波长与能级差有关，因此发射的光子具有不同的波长。
在霓虹灯中，稀有气体的原子或分子经过激发产生的光子波长范围通常在可见光区域，因此我们能够观察到霓虹灯发出的彩色光。
与氢原子光谱相关的是玻尔理论。
玻尔理论描述了氢原子的电子能级跃迁和光谱的形成。
在氢原子中，电子围绕原子核绕轨道运动。
根据玻尔理论，电子的能级是量子化的，只能取特定的值。
当电子处于较高的能级时，它是不稳定的，会跃迁到较低的能级。
在跃迁过程中，氢原子会发射或吸收能量相对应的光子。
发射的光子的能量与能级差有关，所以发射的光子具有不同的波长。
这导致了氢原子的光谱线性质。
氢原子的光谱被分为不同的系列，其中最著名的是巴尔末系列、帕莱系列和布拉开特系列。
每个系列都由一系列具有特定波长的发射线构成。
通过观察氢原子的光谱，科学家可以得出有关氢原子能级结构和电子跃迁的重要信息。
这对于理解原子结构和光谱分析有着重要的意义。
综上所述，霓虹灯发光原理和氢原子光谱是基于相似的原理。
霓虹灯利用激发稀有气体分子或原子能级跃迁产生发光，而氢原子光谱是通过观察氢原子电子能级跃迁产生的光子波长和能量的变化来研究原子结构和光谱分析的重要工具。
两者都有助于我们深入理解原子结构和电子能级跃迁的机制。
金卤灯工作原理
金卤灯工作原理金卤灯是一种常见的高强度气体放电灯，广泛应用于室内和室外照明。
其工作原理基于金属卤化物的蒸气在高温下发光的特性。
下面将详细介绍金卤灯的工作原理。
一、金卤灯的基本结构1.1 金卤灯的外部结构：金卤灯通常由灯泡、电极、玻璃管、反射器等部份组成。
1.2 金卤灯的内部结构：金卤灯内部充满了一定压力的气体和金属卤化物。
1.3 金卤灯的工作原理：金卤灯通过电极产生高温，使金属卤化物蒸气化并发光。
二、金卤灯的发光原理2.1 金卤灯的发光机理：金卤灯内的金属卤化物在高温下蒸气化，产生激发态原子。
2.2 原子激发态：原子激发态会释放出能量，产生可见光。
2.3 光的颜色：金卤灯的发光颜色取决于金属卤化物的种类和蒸气压力。
三、金卤灯的光效率3.1 高效能光源：金卤灯是一种高效能的光源，具有较高的光效率。
3.2 节能环保：金卤灯的节能环保特性使其成为绿色照明的理想选择。
3.3 长寿命：金卤灯具有较长的使用寿命，减少更换次数和维护成本。
四、金卤灯的应用领域4.1 室内照明：金卤灯广泛用于室内照明，如商场、办公室等场所。
4.2 室外照明：金卤灯也常用于室外照明，如道路、广场等公共场所。
4.3 舞台照明：金卤灯的高亮度和色采饱和度使其成为舞台照明的首选。
五、金卤灯的发展趋势5.1 LED替代：随着LED技术的发展，金卤灯逐渐被LED灯替代。
5.2 节能环保：未来金卤灯将更加注重节能环保，提高光效率。
5.3 智能化应用：金卤灯将与智能控制系统结合，实现远程控制和节能调节。
综上所述，金卤灯作为一种高效能、长寿命的光源，具有广泛的应用前景。
随着技术的发展，金卤灯将不断提升其节能环保和智能化水平，更好地满足人们对照明的需求。
4.3气体放电灯基本原理
Lν(x0)＝ Lν(0)e
+ Sν(τ)[1-e
]
9
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
1. τ(ν,0)<<1
称光性薄等离子体 10
Lν(x0)＝ Lν(0)+ Sν(τ) τ(ν,0)
2. τ(ν,0)>>1
称光性厚等离子体
2 hν = c2
3
Lν(x0)＝ Sν(τ)
e
hν KT
1 -1
7
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
平衡下：
1 nn Anm hνProf.ν 4π 1 + nn Bnm LνB hνProf.ν c 8
Lν
1 = nm Bmn LνB hνProf.ν c 光谱的吸收系数： 定义： ν= K
x
x+dx
L’ν
dLν Lνdx
其中 dLν=L’ν-Lν
光源原理与设计—气体放电的基本原理
KT
13
二. 辐射转移方程
dLν(x)= εν(x)dx- Kν (x)Lν(x)dx dLν(x) =εν(x)- Kν (x)Lν(x) dx
单位面积 Lν(x) Lν(x+dx) Lν(x0) 0 x x+dx x0
1
Lν(0)
光源原理与设计—气体放电的基本原理
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1.εν(x)=0
dLν(x) = - Kν (x)Lν(x) dx dLν(x) = - Kνdx Lν(x) 在 0→x和 Lν(0) → Lν(x)间积分 Lν(x)= Lν(0) exp(-∫
s
1 nn Anm hνProf.ν 4π
气体放电灯发光原理
气体放电发光原理放电通常比白炽灯更有效，这是由于其辐射来自高于固体灯丝能达到的温度区域。
放电是比钨更有选择的发射体（可移向可见区或者紫外区而远离红外辐射区），因此在红外辐射区有更少的能量浪费。
放电形成等离子体，它是离子、电子形成的混合体，平均呈电中性。
一般必须有与等离子体的电子连接，通常是电极，但无电极连接也是可能的。
带电极的气体放电气体放电示意图：空心圆表示可被电离和形成等离子体的气体原子。
当带有正电荷的粒子在电场作用下定向位移时，就形成了放电电流。
阴极必须能发射出足够多的电子，以维持电流的持续，而阳极则接收电流。
图中的电阻是直流放电时起限制电流作用的镇流器。
圆中有*符号的表示是被高能电子激发的原子，他们会产生辐射。
当一个足够大的电场加在气体上，气体被击穿而导电。
最熟悉的例子是闪电。
产生击穿是由于自然界中总有数量很小的、由宇宙射线或者自然放射所产生的以电子-离子对形式存在的电离。
外加的电场使电子加速（离子相对是静止的），一部分可能获得足够能量从而电离气体原子。
当施加足够大的电场时，电离的速率可能超过离子与电子复合的损失速率；那么放电电流就会迅速增长。
电荷携带者的产生率比电流增长得更迅速。
结果是放电电压将随着电流的上升而下降。
电流限制通过镇流器来实现，以阻止电流上涨到使保险丝熔断或者一些别的破坏性结果的产生。
为了维持放电电流，在阳极返回外部电路的电子必须被从阴极发射的电子代替。
阴极是典型的钨丝结构（卷状或者穗状）。
来自放电过程的离子轰击阴极使之加热。
电子能够逃离阴极的可能几率指数地依赖于它的温度以及表面的障碍因素。
放电通常工作在交流电网频率条件下。
高频电子镇流器能提供一些好处，对于荧光灯来说，在20KHZ或者更高频处的工作实质上减少了电极损失，并且消除了某些用户需要的光输出调制。
气体放电灯PPT课件
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3、负离子形成的方式
a) e A A hv
中性原子俘获电子
辐射吸附
b) e+A+B A B
三体碰撞，A吸附形成负离子，电子多余能量转为B的动能。 c) e+xy (xy)* x y
分子分解吸附，形成的激发态负离子不稳定分解。
d) e+xy x y e
分子碰撞后产生离子对
因为dx范围内产生的电子数为： dne = neαdx ie eneVde
所以ne = ne0eax
ie（x）=ioead
或ne（d）=neoead
指数式增长，称为雪崩。
当ne0 （剩余电离源产生）= 0时， ne = 0，即 非自持。
第34页/共87页
c）自持放电T2区（有三种理论）
（1）正离子碰撞引起电离（早期理论） ( 0, 0,ri 0)
e
B (A* hv)
A+ + B +
= A* +
（是电子复合的主要过程，特别在高气压放电条件下容易发生。）
2、正离子——负离子的复合
x+ + y- → xy + hv （复合辐射）
x+ + y- → x + y
（电荷交换）
x+ + y- + z → xy +第z26页/共87页（三体复合）
六、负离子的形成
A+ + e （光电离）
A* + hv
A + 2hv (光致发射)
第5页/共87页
4) 其他非弹性碰撞
（位能
位能）
A + B*
A* + B ( 激发转移)
短弧氙灯工作原理
短弧氙灯工作原理
短弧氙灯是一种高效、高亮度的气体放电灯，其工作原理如下：
1. 激发：在灯管内部，充满了氙气和其他辅助气体。
当给灯管两极施加高压电源时，气体受到激发，产生带电粒子。
2. 放电：带电粒子在电场作用下，从电极向对方移动，形成电流。
随着电场的增强，电流逐渐增大。
3. 弧光放电：当电流达到一定程度时，气体中的带电粒子在电场作用下发生弧光放电，产生高温等离子体。
4. 辐射：高温等离子体发出强烈的光辐射，形成短弧氙灯的光谱。
由于氙灯的光谱分布、色温等参数与日光相似，故又有“小太阳”之称。
5. 镇流：为了维持稳定的弧光放电，短弧氙灯通常采用镇流器来稳定电流。
短弧氙灯具有高光效、高显色性、大功率等优点，广泛应用于演艺灯光、大型投影机、太阳模拟器等领域。
lamp原理
lamp原理
气体放电灯（Lamp）原理是利用气体放电产生光的现象。
该原理基于气体分子在电场作用下的激发跃迁和复合过程。
当电压施加到灯的两个电极上时，形成了一个电场。
在普通的气体放电灯中，灯内充满了惰性气体（如氩气、氖气等）。
气体分子在电场的作用下，被激发到高能级态。
当分子从高能级态退回到低能级态时，会释放出光子。
这些光子具有特定的能量和频率，从而产生可见光或紫外光的辐射。
在灯内部的一个电极上覆盖有电子发射物质（如石墨），这个电极称为阴极。
当电压升高到一定程度时，阴极表面的电子被电场加速并发射出来，形成电流。
这些发射出的电子被称为自由电子。
自由电子沿着电场方向移动，通过碰撞或电场的作用，会将气体分子激发到高能级态。
激发态的分子非常不稳定，会迅速退回到低能级态，释放出光子。
这些光子会沿着各个方向散射，并最终通过灯体外壳发出光线。
普通气体放电灯中的光谱是由气体分子的能级结构决定的。
不同的气体和气体混合物的能级结构不同，因此其辐射的光谱也不同。
例如，氖气灯产生的是黄光，而氩气灯则发出紫色光。
总结来说，气体放电灯原理是利用气体分子在电场作用下被激发和复合过程中释放出的光子产生光。
通过控制电压和气体类型，可以改变光源的颜色和亮度。
日光灯基本原理
日光灯基本原理
日光灯是利用气体放电原理工作的。
灯管两端加有高频高压电源，灯管内充有惰性气体氩和氟氯氩混合气体，灯管内的钨丝在高频高压作用下，使灯丝发射出紫外光。
紫外线的能量相当于高能电子束的能量。
灯管两端的氩气被电离形成两个离子，其电荷量与氩气浓度成正比。
当灯泡通电后，电子束遇到电弧便产生很高的热量。
灯管内的惰性气体被蒸发，在灯管两端形成高达2000K的温差。
这时，气体放电产生的紫外光被灯泡内发出的
紫外线所激发而发射出来。
在日光灯管两端分别有一个发光二极管和一个真空管，二极管可使灯管在很低的电压下便产生高达600K以上的高温，它既是电子放电灯工作时所需要的电源，又
是发光二极管正常发光所需电压。
真空管中还有一种“自激振荡”现象，即当灯管两端的电压发生变化时，灯管两端会出现一个振荡回路。
灯管两端出现回路时，灯管会激发出电子（也就是发光二极管中所用到的电子）并使之产生振荡。
这种现象叫做自激振荡，又叫灯丝振动。
—— 1 —1 —。
氖灯 工作原理
氖灯工作原理
氖灯是一种气体放电灯，具有以下工作原理：在氖灯内部，充入了稀薄的氖气（Ne）和少量的其它气体，如氖气和氮气的混合物。
当电压加到氖灯的两端时，会产生高电场强度，使得氖气分子发生电离，即将其中的电子从原子中解离。
被电子离开的氖气分子会成为离子，同时电子会与离子重新结合。
在离子重新结合的过程中，会释放出能量，导致氖气分子进入一个高能级的激发态。
当氖气分子从激发态回到基态时，会放出可见光。
这些光子会使氖灯发出独特的橙红色光。
由于氖灯内部的氖气分子数目有限，且氖气分子的电离和复合过程是不断进行的，因此氖灯会持续地发出可见光。
同时，氖灯的外部包裹着玻璃管，玻璃管内部涂有荧光粉，荧光粉可以使得氖灯发出更加丰富的颜色。
气体放电工作原理
气体放电工作原理气体放电是指在特定条件下，将气体中的电荷发射出来以形成电流的一种现象。
通过掌握气体放电的工作原理，可以应用于各种技术领域，如电子学、照明、电力传输等。
本文将详细介绍气体放电的工作原理及其应用。
一、电荷产生当在气体中加上足够的电压时，会引起气体分子中电子与原子核的相互作用，从而使气体分子发生电离。
这个过程称为电离。
电离后，产生的自由电子与离子将在电场的作用下向正极和负极移动，形成电流。
电流的大小与电压的大小、气体的性质以及气体的压力等因素密切相关。
二、放电形式气体放电可以分为不同的形式，具体包括正常放电、不稳定放电和辉光放电等。
正常放电是在电压较低的情况下，气体能够保持稳定的电流传输。
不稳定放电是指在电压升高到一定程度时，气体中出现剧烈电流的突发。
而辉光放电是指在气体放电过程中可见的明亮光现象，常用于照明和显示器等领域。
三、工作原理气体放电的工作原理主要涉及电场的作用和电子的碰撞等过程。
首先，通过施加电压，创建一个电场，使得正负离子在电场的作用下向相应的极移动。
在电场中，正离子会受到外力的影响而相对静止，而负离子则会加速移动。
当电子与气体分子发生碰撞时，会发生电子的激发、电离和复合等过程。
部分激发的分子或原子会再次退激发，释放出光子，从而形成辉光放电。
此外，气体放电还会产生热量和电磁波辐射。
四、应用领域气体放电作为一种重要的物理现象，被广泛应用于各个领域。
其中，最常见的应用之一是照明。
例如，气体放电可以用于气体放电灯泡（如氙气灯、氢气灯）等，产生高亮度和高色温的光源。
此外，气体放电还用于电力传输和电子学等领域。
在电力传输中，气体放电技术广泛应用于高压输电线路，以防止电力损耗和线路的过载。
在电子学领域，气体放电可以用于放电管、闪光灯、激光器等设备的制造。
综上所述，气体放电是一个基于电场和电子碰撞的物理现象，应用广泛且多样化。
了解气体放电的工作原理对于开发新的技术和改进现有设备具有重要意义。
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nn =n0
gn g0
exp(- En KT
)
Pnm=n0
gn g0
Anm hνnmexp(-
En ) KT
Pnm：压力p(n0)，温度 T，能级性质(En,Anm)
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
5. 可见辐射的△E范围
△E＝ En-Em
λ△E＝1239
λ＝380～780
△E＝1.7ev(780nm)～3.2ev(380nm)
2. 正负带电粒子的复合辐射 →连续谱
3. 带电粒子的减速产生的轫致辐射
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
二. 线光谱
hνnm =En -Em =e△Vnm =hc/λnm
λnm=1239/△Vnm △V→V λnm→nm
E
En
hγmn
Em
hγn0
E0
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
1. 不同元素的能级不同，其辐射的波长不同 →选择性强
2. 共振辐射的效率(特别是第一共振态)最高
3. 能级之间的跃迁服从选择定则
4. 线光谱辐射的功率密度Pnm
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诸定昌
定义 Pnm =nn Anm hνnm
Anm 从n→m跃迁几率
LTE下 nn由Boltzmann分布描述
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诸定昌
E
四. 连续光谱
1. 复合辐射（f-b跃迁）
1 meve2 2
Ei Em
→e +A→A+△E
2
a) h ν=△E =Ei-Em+
1 2
meve
Ve=0～∞→为连续谱
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诸定昌
b) 连续谱的特征
因为慢电子浓度高(maxwell)而且更容易与
气体放电灯基本原理
光源原理与设计—气体放电的基本原理
诸定昌
4.1 气体放电的辐射
光源原理与设计—气体放电的基本原理
自持放电条件
Υ(e αd -1)=1
V
K
A
d A
诸定昌
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一. 辐射的形成方式
1. 激发态粒子回到低能级态(基态)时的自发 (受激)辐射→线光谱△E=hν
正电子复合
E
f-b
当v=0时
1 2
meve2
f-f
1 2
meve2
-
1 2
meve’2
En
Байду номын сангаас
ν0 = Ei-Em 为频率下限
h
hγ
hγ0
Em
c) 辐射总功率
Pcr∝Z4ne2 Te-3/2
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诸定昌
2. 轫致辐射(f-f跃迁) →e+A+→A++e+△E
a) h ν= 1 me(Ve2-Ve’ 2)
2
b) 可证 Pcb ∝Z2ne2Te-1/2
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诸定昌
3.连续光谱产生的特点
a)高气压大电流密度放电下，有强的连续光谱
b)放电蒸汽元素的Z越大，连续光谱越强，且 以复合辐射为主
c)高温下，连续光谱以轫致辐射为主高
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诸定昌
三. 分子的带状光谱
E＝Ee＋Ev＋Er △E＝△Ee＋△Ev＋△Er
△E △Ee＋△Ev＋△Er
ν=
=
h
h
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诸定昌
以△E e为主 分辨率不高时，为带状光谱 分辨率高时，有很多条谱线
大部分光谱在可见区及紫外区→Ra
气体放电灯矛盾：光效和显色性 热辐射光源矛盾：光效和寿命