光学原理-发光的定义及特点.ppt

4. 发光的增长与衰减 发光的驰豫是发光的重要特征之一 将激发停止后立即停止的发光称为荧光 人眼不可察觉 激停止后，延续相当长一段时间的发光称为磷光 人眼可见 随着实验技术的发展，这种区分已经变得不明确了，还有很多人沿用这两个名称 A）分立发光的衰减 衰减过程 激发态的寿命 分立发光衰减的规律是指数式的 激发态可以跃迁到不同的基态时 只要始态能级相同，相应的发光就有相同的衰减时间 发光的增长 激发很弱时 发光达到稳定值的某一规定的百分数（如90％）所需时间称为发光的上升时间 发光的最大稳定值为 与激发光强成正比 激发很强时 发光的上升时间，随激发强度的增加而减小，而最大稳定值与激发光强无关 B） 复合发光 假设两类载流了数目相等，都等于n 任何一个载流子都可以和异号的任何—个载流子复合 实用上将荧光粉的亮度下降到激发停止的瞬间亮度的10%所经历的时间称作余辉时间 显示技术中常用的余辉划分 为了适应人眼的频率响应特性，家用电视要求20~30ms以下的中（短）余辉荧光粉 显示管一般要求50ms至数百毫秒的长余辉荧光粉 三基色荧光粉的余辉特性要求基本一致（有时需要特意引入适当的猝灭剂，如Ni，Co等） 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 工程上将激发停止后发光强度降低到起始值的 所需的时间作为荧光粉的余辉时间 10% 正确 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紫外光激发下的功率效率和流明效率（人眼对500 nm光的相对视见灵敏度为0.323） 9、显示器件通常要求选用具有合适余辉时间的发光材料，发光材料根据余辉时间的长短如何进行划分？ 10、为什么通常需要抑制无辐射跃迁过程？ 第二章 发光的定义及特点 本章重点 发光的定义和特点 发光与热辐射的区别 发光材料的分类方法 发光现象所经历的物理过程 发光的几个重要参数 一、光的本质 波粒二相性 波动性 电学及磁学分量组成的 互成90o 简谐运动 波长和频率两个参量 干涉、衍射现象 粒子性 早在1900年普朗克就提出光的存在是以很多小部分光能量为单位组成的——光子 光子能量为 光电导、光电发射、发光及光化学等效应都是粒子性的体现 二、光的发射 热辐射 任何高于0K的物体都会向外辐射能量 连续光谱（光强随波长的变化关系） 随着温度的升高，辐射的总功率增大，辐射的光谱分布向短波方向移动 平衡辐射 效率低（白炽灯 10%，主要为红外辐射） 发光 日光灯发光有何特点呢？ 白色光 灯管温度不高，接近常温 显然不是热辐射发光 效率比白炽灯高得多（80 lm/W以上） 日光灯的发光过程 灯管内的气体（水银蒸汽）放电产生紫外线（254nm） 紫外线激发荧光粉发光 发光 不需要将发光材料加热到高温（如日光灯、显像管等常温下就可产生光发射） 原因：电子在不同高能态上的分布偏离热平衡分布 从这些高能态的跃迁而来的光就会比相应温度下同样波长的发射强很多 需要以某种方式把能量交给物体使电子升到一定高能态——激发过程 只是在少数中心进行，不会影响物体的温度 可以更有效地把外界提供的能量转化成我们所需要的可见光 发光的优点： 可以更有效地把外界提供的能量转化成我们所需要的可见光 白炽灯效率20 lm/W，偏黄，日光灯的效率80~100lm/W 三、发光的定义 发光就是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接以光能的形式释放出来的非平衡辐射过程 四、发光的特点 冷光 发光体和周围环境的温度几乎是相同的，并不需要加温 只有个别中心得到能量，周围大量的中心仍处于未被激发的状态 衰减（余辉） 从外界吸收能量到放出光来，花费一定时间。 发出的光既有反映这个物质特点的光谱，又有一定的衰减规律 与反射光、散射光、契连科夫辐射等区分 五、发光的分类 以某种方式将能量交给物体使电子提升到一定高能态的过程称为激发 一般按激发能来源划分 机械发光——机械能（ZnS:Mn在振动时发光） 物理发光——物理能（进一步划分） 化学发光——化学能（荧光棒） 生物发光—— 生物化学能（萤火虫） 物理发光（根据材料的物相分类） 气体放电 只适合于气态物质 固体发光