1發(fā)光的定義基本物理過程及現(xiàn)象

1、第一章 發(fā)光的定義、基本物理過程及現(xiàn)象仇懷利2012-112主要內(nèi)容：一、發(fā)光的定義和分類二、基本物理過程和現(xiàn)象3發(fā)光的定義v什么是發(fā)光？太陽、星星白熾燈、蠟燭月光、極光“鬼火”熒光豬肉很可能是生豬在飼養(yǎng)環(huán)節(jié)即被喂食過過量含磷飼料，導(dǎo)致豬體內(nèi)磷含量超標，“也可能是這塊豬肉感染了細菌，有一種熒光菌，如果豬肉在切割中沾上這種菌，菌的代謝物就會讓豬肉發(fā)出藍色熒光。 4發(fā)光的定義v什么是發(fā)光？發(fā)光就是物質(zhì)在熱輻射之外以光的形式發(fā)射出多余的能量，而這種多余能量的發(fā)射過程具有一定的持續(xù)時間。發(fā)光區(qū)別于光的散射、反射等物理過程。5發(fā)光的定義v發(fā)光的兩個主要特征發(fā)出的總輻射中超出熱輻射的部分；當(dāng)激發(fā)源停止對物

2、體的作用后，發(fā)光現(xiàn)象還會持續(xù)一定的時間。6發(fā)光的分類v按照發(fā)光時間長短熒光：物質(zhì)在受激發(fā)時的發(fā)光；磷光：激發(fā)停止后的發(fā)光；一般以持續(xù)時間分界：說明物質(zhì)在接受激發(fā)能量和產(chǎn)生發(fā)光的過程中，存在著一系列的中間過程。10-8 St磷光熒光7發(fā)光的分類v按被激發(fā)的方式分類光致發(fā)光photoluminescence電致發(fā)光electroluminescence陰極射線發(fā)光cathode luminescenceX射線發(fā)光及高能粒子發(fā)光化學(xué)發(fā)光生物發(fā)光8發(fā)光的分類v光致發(fā)光photoluminescence是用光激發(fā)發(fā)光體引起的發(fā)光現(xiàn)象。它大致經(jīng)過吸收、能量傳遞及光發(fā)射三個階段。光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級之

3、間的躍遷，都經(jīng)過激發(fā)態(tài)。能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運動。 舉例：9發(fā)光的分類v電致發(fā)光本征型電致發(fā)光施主或陷阱中通過電場或熱激發(fā)到達導(dǎo)帶的電子，或從電極通過隧穿效應(yīng)進入材料中的電子，受到電場加速獲得足夠高的能量，碰撞電離或激發(fā)發(fā)光中心，最后導(dǎo)致復(fù)合發(fā)光。 p-n結(jié)注入式電致發(fā)光當(dāng)半導(dǎo)體p-n結(jié)正向偏置時，電子(空穴)會注入到p(n)型材料區(qū)。這樣注入的少數(shù)載流子會通過直接或間接的途徑與多數(shù)載流子復(fù)合。 10發(fā)光的分類v陰極射線發(fā)光發(fā)光物質(zhì)在電子束激發(fā)下所產(chǎn)生的發(fā)光。入射電子激發(fā)發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生 次級電子，次級電子激發(fā)發(fā)光物質(zhì)產(chǎn)生發(fā)光。電視機雷達示波器11發(fā)光的分類vX射線及高能粒子發(fā)光在X射線、射線

4、、粒子和粒子等高能粒子激發(fā)下，發(fā)光物質(zhì)所產(chǎn)生的發(fā)光 。次級電子激發(fā)或離化發(fā)光物質(zhì)，這些激發(fā)或離化狀態(tài)重新回到平衡態(tài)時，就產(chǎn)生了發(fā)光。 12發(fā)光的分類v化學(xué)發(fā)光由化學(xué)反應(yīng)過程中釋放出來的能量激發(fā)發(fā)光物質(zhì)所產(chǎn)生的發(fā)光 。13發(fā)光的分類v生物發(fā)光在生物體內(nèi)，由于生命過程的變化，其相應(yīng)的生化反應(yīng)釋放的能量激發(fā)發(fā)光物質(zhì)所產(chǎn)生的發(fā)光 。年，經(jīng)精密測定發(fā)現(xiàn)，螢火蟲體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所得的能量中約都轉(zhuǎn)化為光，這種轉(zhuǎn)化效率是迄今發(fā)光系統(tǒng)中最高的?？茖W(xué)家認為，如果能根據(jù)這次研究獲得的熒光素酶立體構(gòu)造的知識，進一步弄清螢火蟲發(fā)光反應(yīng)中轉(zhuǎn)化效率如此高的原因，將有助于開發(fā)節(jié)約能源的生物納米機器。14基本物理過程及現(xiàn)象v電子聲

5、子耦合v能量傳遞15電子聲子耦合v吸收、發(fā)射、無輻射躍遷16v具有畸變八面體對稱性的Cu+格位具有無序的本征能量值及聲子輻射支助的模式(這是在吸收光譜中出現(xiàn)寬帶結(jié)構(gòu)的成因干福熹 and 鄧佩珍, 激光材料. 1996.12, 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社. 17電子聲子耦合v電子聲子相互作用，引起發(fā)光性質(zhì)的隨溫度變化；v發(fā)光中心間及發(fā)光中心與其他原子相互作用，引起激發(fā)遷移和能量傳遞。18電子聲子耦合v無輻射躍遷溫度猝滅v向下能級無輻射躍遷引起的溫度猝滅；v通過上能級的熱猝滅。 19能量傳遞v能量傳遞供體(D)：在這個過程中失去能量的中心；受體(A)：在這個過程中獲得能量的中心。20能量傳遞v通過

6、與晶格振動交換能量實現(xiàn)能量守恒v公式？21能量傳遞v同種中心間兩種能量傳遞方式 （a）激發(fā)遷移； （b）交叉馳豫22釹離子的交叉馳豫過程聶秋華, 光纖激光器和放大器技術(shù). 1997, 北京: 電子工業(yè)出版社.23分立中心的發(fā)光v上轉(zhuǎn)換發(fā)光發(fā)射光子能量大于激發(fā)光子能量v量子剪裁一個激發(fā)光子產(chǎn)生兩個或兩個以上的光子24上轉(zhuǎn)換發(fā)光v激發(fā)態(tài)吸收v能量傳遞引起上轉(zhuǎn)換發(fā)光25激發(fā)態(tài)吸收vLaF3中Tm3+的能級及647.1nm激發(fā)下的上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程 26能量傳遞引起上轉(zhuǎn)換發(fā)光v處于激發(fā)態(tài)的同種離子間的能量傳遞;v不同離子間的逐次能量傳遞 27能量傳遞引起上轉(zhuǎn)換發(fā)光v處于1D2的兩個Pr3+離子發(fā)生能量傳遞引起上轉(zhuǎn)換發(fā)光 28vTm3+和Yb3+雙摻雜體系中的能量傳遞和上轉(zhuǎn)換發(fā)光 29量子剪裁v光子分步發(fā)射v逐次能量傳遞30光子分步發(fā)射v真空紫外激發(fā)下YF3：Pr的發(fā)光v到1I6的躍遷位于405nm，屬于可見光的深紫區(qū)。其余幾條都在紫外區(qū)v在這種材料中，用真空紫外激發(fā)，可見光發(fā)射量子效率達到140 % 31逐次能量傳遞v真空