1、第一章 發光的定義、基本物理過程及現象仇懷利2013-102主要內容：一、發光的定義和分類二、基本物理過程和現象3發光的定義v什么是發光？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環節即被喂食過過量含磷飼料，導致豬體內磷含量超標，“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出藍色熒光。 4發光的定義v什么是發光？發光就是物質在熱輻射之外以光的形式發射出多余的能量，而這種多余能量的發射過程具有一定的持續時間。發光區別于光的散射、反射等物理過程。5發光的定義v發光的兩個主要特征發出的總輻射中超出熱輻射的部分；當激發源停止對物

2、體的作用后，發光現象還會持續一定的時間。6發光的分類v按照發光時間長短熒光：物質在受激發時的發光；磷光：激發停止后的發光；一般以持續時間分界：說明物質在接受激發能量和產生發光的過程中，存在著一系列的中間過程。10-8 St磷光磷光熒光熒光7發光的分類v按被激發的方式分類光致發光photoluminescence電致發光electroluminescence陰極射線發光cathode luminescenceX射線發光及高能粒子發光化學發光生物發光8發光的分類v光致發光photoluminescence是用光激發發光體引起的發光現象。它大致經過吸收、能量傳遞及光發射三個階段。光的吸收及發射都發生

3、于能級之間的躍遷，都經過激發態。能量傳遞則是由于激發態的運動。 舉例：9發光的分類v電致發光本征型電致發光施主或陷阱中通過電場或熱激發到達導帶的電子，或從電極通過隧穿效應進入材料中的電子，受到電場加速獲得足夠高的能量，碰撞電離或激發發光中心，最后導致復合發光。 p-n結注入式電致發光當半導體p-n結正向偏置時，電子(空穴)會注入到p(n)型材料區。這樣注入的少數載流子會通過直接或間接的途徑與多數載流子復合。 10發光的分類v陰極射線發光發光物質在電子束激發下所產生的發光。入射電子激發發光物質離化原子鐘的電子，產生 次級電子，次級電子激發發光物質產生發光。電視機雷達示波器11發光的分類vX射線及

4、高能粒子發光在X射線、射線、粒子和粒子等高能粒子激發下，發光物質所產生的發光 。次級電子激發或離化發光物質，這些激發或離化狀態重新回到平衡態時，就產生了發光。 12發光的分類v化學發光由化學反應過程中釋放出來的能量激發發光物質所產生的發光 。13發光的分類v生物發光在生物體內，由于生命過程的變化，其相應的生化反應釋放的能量激發發光物質所產生的發光 。年，經精密測定發現，螢火蟲體內化學反應所得的能量中約都轉化為光，這種轉化效率是迄今發光系統中最高的。科學家認為，如果能根據這次研究獲得的熒光素酶立體構造的知識，進一步弄清螢火蟲發光反應中轉化效率如此高的原因，將有助于開發節約能源的生物納米機器。14

5、基本物理過程及現象v電子聲子耦合v能量傳遞15電子聲子耦合v吸收、發射、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寬帶結構的成因干福熹 and 鄧佩珍, 激光材料. 1996.12, 上海: 上海科學技術出版社. 17電子聲子耦合v電子聲子相互作用，引起發光性質的隨溫度變化；v發光中心間及發光中心與其他原子相互作用，引起激發遷移和能量傳遞。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

6、的中心。20能量傳遞v通過與晶格振動交換能量實現能量守恒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. 1997, 北京: 電子工業出版社.23分立中心的發光v上轉換發光發射光子能量大于激發光子能量v量子剪裁一個激發光子產生兩個或兩個以上的光子24上轉換發光v激發態吸收v能量傳遞引起上轉換發光25激發態吸收vLaF3中Tm3+的能級及647.1nm激發下的上轉換發光過程 26能量傳遞引起上轉換發光v處于激發態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能量傳遞引起上轉換發光v處于1D2的兩個Pr3+離子發生能量傳遞引起上轉換發光 28vTm3+和Yb3+雙摻雜體系中的能量傳遞和上轉換發光 29量子剪裁v光子分步發射v逐次能量傳遞30光子分步發射v真空紫外激發下YF3：Pr的發光v到1I6的躍遷位于405nm，屬于可見光的深紫區。其余幾條都在紫外區v在這種材料中，用真空紫外激發，可見光發射量子效率達到140 % 31逐次能量傳遞v真空