颜色化学 第三、四章 简单能级跃迁产生的颜色 分子的结构状态与振动与转动跃迁产生颜色.ppt

第三章 简单能级跃迁产生的颜色 3.1 白炽产生的颜色 3.1.1 黑体辐射 3.1.2白炽与白炽光源 1. 白炽 物体仅由其温度高到一定程度而产生的光,称为白炽. 温度的升高来自于发光物体能量的增加。 高温下,组成物质的原子与分子发射出它们的部分能量成为光子。 随温度的升高,产生的焰色序列为 : 红 , 橙,黄, 白 ,蓝白色。 2. 白炽光源 (1) .烛光 蜡的主要成分是硬脂酸 (C17H35COOH)与蜜蜡的混合物。 烛心处不完全燃烧，产生直径30nm的碳粒子，外焰燃烧的热使其变为白炽，发射出黄色的烛光，最终产物是CO2 与H2 O。 （2）煤气灯 （3）电石灯 （4）石灰光 1816年发现，当石灰受炽热火焰的加热时，会发射出非常辉煌的光。 （5）白炽灯 1878年Edison与Swan几乎同时发明，钨具有高熔点（3380 0C）和很低的蒸发率，掺入少量硅、铝、钾等可增加灯丝韧度。 （6）水晶-卤素灯 灯泡由石英制成，充满惰性气体，加入少量溴或碘。卤素气体在灯泡较冷的区域同蒸发出来的钨反应，把钨迁回灯丝最细部分，使钨沉积，灯丝恢复均匀的厚度，增加寿命并使产生的光更接近白光。 3.1.3 色温的概念与应用 彩色感觉既决定于人眼对可见光谱中的不同成分有不同的视觉功能,又决定于光源所含的光谱成分以及景物反射和吸收其中某些成分的特性。 为便于比较光源的光谱成分和进行色度计算，引入“色温”的概念。 1.色温的定义: 某一光源辐射的光，与某一特定温度下黑体辐射的光具有相同的特性，则绝对黑体的这一特定温度就定义为该光源的色温。 色温表示光源的色光成分。 色温越低，光线越带红色，色温越高，光线越带蓝色。 色温的单位是绝对温度K。 2. 色温的性质: 色温用来描述光源的光辐射特性 , 或光源的色光成分。 光谱成分影响物体的颜色却不是描述物体的颜色。 色温表示的是光源的色光成分,而不是光源本身的实际温度。 太阳的色温不是恒定的，其表面温度达5700 0C，早晨色温约2000K，上午10时和下午4时色温约4800K，正午接近6000K。 3. 影响色温的因素 (1)辐射物体的温度 温度越高,辐射物体的高频色光成分越多. (2)辐射物体自身的特性 辐射物体的种类、结构、性能不同，辐射光的情况差别很大。 4. 色温校正 校正色温一般用滤光镜。 提高色温,用蓝色滤光镜; 降低色温,用黄色或橙色滤光镜。 其他: （1）棕镜:能更好地突出日出和黄昏的气氛，产生奇妙的艺术效果。 （2）增强镜拍摄红花、秋天的红叶时使用，会使图象产生娇艳、迷人的色感。 （3）珊瑚色镜主要用途是改善人物的肤色， 3.2 原子中简单激发产生的颜色 原子中电子能级之间跃迁产生光的概念,是气体激发产生颜色的核心。 3.2.1 原子光谱简介 1. 原子光谱是获得原子中电子层结构的重要手段。 2. 跃迁选率 原子受激发,并非任何两个能级之间都可以发生跃迁, 根据原子光谱项,要满足一定的选律: 3.2.2 气体放电与相关颜色 1. 气体放电 18世纪发现,气压计中水银柱上方的真空区域能看到绿色辉光,这是水银蒸汽原子产生的静电激发、放电； 1835年Faraday，1860年Geissler都发现：接近真空的管子中有电导并发光，颜色取决于管中残余气体的性质。 2.广告霓虹灯 稀有气体放电 1910年,法国人Claode把Geissler管发展成氖管,中心区域很窄以限制其放电并增加亮度。 氖或 氖与少量氩产生红光； 氩或氩与水银产生蓝光； 氦产生黄光 氪产生浅紫光 价格昂贵 氙产生蓝 3. 稀土卤化物灯 灯泡内除放电气体外还有稀土碘化物,如镝钬碘化物(称镝钬灯). 气体高压放电时,碘化物分解出镝、钬原子并被激发至高能态，返回基态是发出各种颜色的光，这些光的组合构成了接近日光的灯光，光效高，传色性能好，用于外景拍摄及大面积照明。 4. 金属蒸汽灯 (1) 钠蒸汽灯 钠光中一半为黄色.加入少量氖气,气体放电,促使钠气化钠灯的颜色从氖的粉红变为钠的黄色,增加钠的温度与压力,使用氧化铝管,可得到近于白色的光。 (2)水银蒸汽灯 纯水银灯发出黄、绿、紫光，不可见紫外线几乎占总发射量的50%，改善方法是灯内涂以磷光体，使其吸收紫光与紫外光，并转变成可见光。 3.2.3 太阳光谱中的Fraunhofer谱线 太阳是光的发射体，太阳输出的能量最初始的起源在太阳内部。 太阳每秒钟的辐射能是3.8?1026J,相当于6.1?108吨的氢原子核参加的核聚变反应(太阳的总质量是1.99?1027吨)。 1000克氢原子核完全参加聚变反应释放能量为6.3 ?1014J,相当于把150万吨0 0C的水加热到100 0C所需的