固体发光材料.docx

固体物理专题
---发光材料
             
一、发光
1、当某种物质受到激发(射线、高能粒子、电子束、外电场等)后,物质将处于激发态,激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射,此过程称之为发光过程。
2、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,这种发射过程具有一定的持续时间。
􀂾热辐射:任何绝对零度以上的物质都会发射热辐射,大多数位于红外区。一般600℃以上会有部分可见光成分。热辐射是一种平衡辐射,基本上只与物体温度有关,而与物质种类无关。(例如:太阳光,白炽灯泡,烧热的炉膛。)
􀂾发光:是一种非平衡辐射(偏离原先的热平衡态),是物体吸收外来能量后所发出的总辐射中超出热辐射的部分。发光材料不需要加热,是一种“冷光”。
•  非平衡辐射有许多种,除了发光以外,还有反射,散射等。光辐射的特征一般可用五个宏观光学参量描述:亮度、光谱、相干性、偏振度和辐射期间。
•  亮度:亮度高低不能区分各种类型的非平衡辐射;
•  光谱改变及相干性:不仅在发光中存在,在联合散射和康普顿-吴有训效应中也有。而且,作为在特定条件下的发光,如激光及超辐射(特殊条件下的自发发射),具有相干性。
•  偏振度:在发光现象中并没有带普遍性的特点。
•  辐射期间:发光有一个比较长的延续时间,这个延续时间有长有短,总之都比反射、散射的10-14秒持续时间长。指去掉激发后,辐射还可延续的时间。
3、固体发光的两个基本特征
(1)任何物体在一定温度下都具有平衡热辐射,而发光是指吸收外来能量后,发出的总辐射中超出平衡热辐射的部分。
(2)当外界激发源对材料的作用停止后,发光还会持续一段时间,称为余辉。这是固体发光与其他光发射现象的根本区别。
 
 
二、材料的发光机理
——分立中心发光
    发光材料的发光中心受激发时并未离化,发光过程全部局限在中心内部。被激发的发光中心内的电子虽然获得了跃迁至激发态的能量,但并未离开中心,迟早会释放出激发能,回到基态而发出光来。
这种发光是单分子过程,并不伴随有光电导,故又称为“非光电导型”发光。
自发发光:受激发的粒子(如电子),受粒子内部电场作用从激发态A而回到基态G时的发光。
受迫发光:受激发的电子只有在外界因素的影响下才发光(亚稳态发光)。
——复合发光
    发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒子,一般为空穴和电子,这两种粒子复合时便发光,称为复合发光。
由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散,从而构成特征性光电导,故又称为“光电导型”发光。
三、材料的发光特征
1、颜色特征
        不同的发光材料有着不同的发光颜色。
2、发光强度特征
        发光强度代表发射光的能量,是一个客观数值;发光的亮度是人眼的感觉,是主观判断的结果,其中包含了眼睛对不同颜色视觉的差别。
       发光效率用来表征材料的发光本领。
           量子效率:发光的量子数与激发源输入的量子数的比值。
           能量效率(功率效率):发光的能量与激发源输入的能量的比值。
           流明效率(光度效率):发光的流明数与激发源输入的能量的比值(lm/W)。
发光材料——把某种形式的激发能量转化为发光能。
因此对于一个有效的发光材料应具备如下要求:
⑴.能够有效地吸收激发能量;
⑵.能够把吸收的激发能量有效地传递给发光中心;
⑶.发光中心具有高的辐射跃迁效率。
3、发光持续时间特征
规定当激发停止时,其发光亮度L衰减到初始亮度L0的10%时所经历的时间为余辉时间,简称余辉。
人眼能够感觉到余辉的长发光期间者为磷光;
人眼感觉不到余辉的短发光期间者为荧光。
荧光与磷光无严格区别。但在有机物发光中,分子从单态跃迁到基态的发光叫荧光。从三重态跃迁到基态的发光叫磷光。
极短余辉:余辉时间<1μs的发光;
短余辉:    余辉时间1~10μs的发光;
中短余辉:余辉时间10-2~1ms的发光;
中余辉:    余辉时间1~100ms的发光;
长余辉:    余辉时间10-1~1s的发光;
极长余辉:余辉时间>1s的发光
4、相关名词解释
——光通量
 光通量是指光源在单位时间内向周围空间辐射的能引起视觉反应能量,即可见光的能量。
它描述的是光源的有效辐射值,其国际单位是1m(流明)。
同样功率的灯具的光通量可能完全不同,这是因为它们的光效不同的缘故。比如:普通照明灯泡只有10 1m/W,而金属卤素灯可以达到80 1m/W。照度是指发光体照射在被照物体单位面积上的光通量,其国际单位是lx(勒 [克斯])。
 
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