發(fā)光原理基礎(chǔ)任課教師：鄭春艷物理與光電工程學(xué)院閉卷考試，期末考試占80%，平時(shí)成績占20%固體發(fā)光許少鴻參考書：發(fā)光原理與發(fā)光材料祁康成

課程教材考核方式第一章概論影片《阿凡達(dá)》：潘多拉星球“希望樹”種子發(fā)光樹發(fā)光蘑菇電影《阿凡達(dá)》中的發(fā)光植物為我們打造了一幅絢麗、夢幻的外星世界景觀。現(xiàn)在，這種會(huì)自動(dòng)發(fā)光的植物已經(jīng)被科學(xué)家從大熒幕帶到了現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中。美國科學(xué)家近來利用生物基因技術(shù)成功培育出了名為“星光阿凡達(dá)”的發(fā)光植物。將海洋發(fā)光細(xì)菌DNA引入花煙草葉綠體中，使其能夠在不借助任何涂料或是紫外線照射的情況下自然、主動(dòng)的持續(xù)發(fā)光。

科學(xué)家們正在試圖通過改造樹木基因令其能夠發(fā)出光亮，如果能夠成功，這些樹木就能作為不需要電源的自然街燈。

發(fā)光原理：這種樹之所以會(huì)發(fā)光，是因?yàn)槠錁涓貏e喜歡吸收土壤中的磷。這種磷會(huì)在樹體內(nèi)轉(zhuǎn)化成磷化氫，而磷化氫一遇到氧氣就會(huì)自燃，從而使得樹身磷光閃爍。

發(fā)光樹：非洲北部有一種發(fā)光樹，白天與普通樹沒區(qū)別。但每到晚上，從樹干到樹枝通體會(huì)發(fā)出明亮的光。由于這種樹發(fā)出的光比較強(qiáng)烈，當(dāng)?shù)厝私?jīng)常把它移植到自家的門前作為路燈使用。在夜間，人們可以在樹下看書甚至做針線。

發(fā)光原理：菌體內(nèi)的熒光素在熒光素酶的催化作用下進(jìn)行生物氧化，并把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能，就是我們看到的這種生物光了。發(fā)光蘑菇發(fā)光菌類植物：通常能發(fā)光的植物多是低等菌類植物(如細(xì)菌、真菌和藻類植物)。平時(shí)也會(huì)見到一段發(fā)朽的樹樁、木塊，能夠在黑暗中發(fā)出藍(lán)白色的熒光，研究發(fā)現(xiàn)，樹樁此時(shí)已被假蜜環(huán)菌寄生。螢火蟲

櫛水母動(dòng)物界說到發(fā)光，首先想到螢火蟲，除此之外大自然中還有許多能夠發(fā)光的動(dòng)物，如一些生活在海里的魚、蝦、水母、珊瑚、貝類和蠕蟲等。百慕大三角洲發(fā)現(xiàn)的熒光蝦日本富山灣海下棲息著大量熒光烏賊，有時(shí)，上百萬的熒光烏賊聚集在一起，可以把整個(gè)海灣照亮。發(fā)光蚯蚓美國南部生活著一種長達(dá)45厘米的發(fā)光蚯蚓。這種蚯蚓一旦被傷害，就會(huì)分泌出閃爍著藍(lán)光的黏液。鐵路蠕蟲身上長有兩種不同的發(fā)光器官。仿佛圣誕樹一般，頭部發(fā)出紅光，身子閃爍綠光。螢火蟲發(fā)光原理：螢火蟲腹部的發(fā)光細(xì)胞中含有蟲熒光素和蟲熒光素酶，熒光素在熒光酶的催化作用下進(jìn)行生物氧化，并把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能。水母發(fā)光原理：水母體內(nèi)含有特殊的發(fā)光蛋白（埃奎林），遇到鈣離子就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)出光來。生物化學(xué)能——光能生物發(fā)光有什么特點(diǎn)？“冷發(fā)光”——即發(fā)光過程中，發(fā)光體并不需要被加熱到高溫，它和周圍環(huán)境溫度幾乎相同。古代“夜明珠”，是指能夠在夜晚（或暗室中）自行發(fā)光的天然物體。

發(fā)光礦物夜明珠：螢石長余輝蓄光型夜明珠：必須靠外界的日光、紫外線等光源激發(fā)后才能發(fā)光；發(fā)光原理：夜明珠的基體材料是無機(jī)鹽類中的激活晶態(tài)磷光體

光能——光能放射能——光能永久發(fā)光的夜明珠：不需要借助任何外界能量進(jìn)行激發(fā)，靠自身含有的放射性同位素激發(fā)而發(fā)光。

----光致發(fā)光----放射線發(fā)光

x射線發(fā)光X光透視機(jī)醫(yī)用增感屏是臨床X線攝影不可缺少的重要器材，它與X線膠片匹配使用。增感屏上的熒光物質(zhì)能將穿透機(jī)體的X線轉(zhuǎn)化為可見光對膠片感光，可以提高X線對膠片感光的利用效率。光能——光能陰極射線發(fā)光陰極射線管（CRT）發(fā)光原理:能量大約在幾千電子伏以上的高速電子打到熒光粉表面時(shí)，大部分都可進(jìn)入材料內(nèi)部。產(chǎn)生速度越來越低的“次級(jí)”電子，直到發(fā)光體中出現(xiàn)大量的能量在幾電子伏的低速電子，激發(fā)發(fā)光材料發(fā)出強(qiáng)光。

陰極射線發(fā)光是指電子束激發(fā)的發(fā)光。

雷達(dá)顯示屏電子的動(dòng)能——光能發(fā)光原理：熒光棒外形多為條狀，外層以聚乙烯（塑料）包裝，內(nèi)置一玻璃管夾層，夾層內(nèi)外液體分別為過氧化物和酯類化合物、熒光染料。使用時(shí)經(jīng)彎折、擊打、揉搓等使玻璃破裂，過氧化物和酯類化合物發(fā)生反應(yīng)后，能量傳遞至熒光染料，再由染料發(fā)出熒光。

熒光棒——化學(xué)發(fā)光化學(xué)能——光能電致發(fā)光（場致發(fā)光）發(fā)光原理：物質(zhì)在一定的電場作用下被電能所激發(fā)而產(chǎn)生的發(fā)光現(xiàn)象。是一種直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的發(fā)光現(xiàn)象。發(fā)光二極管無機(jī)材料有機(jī)材料電能——光能LED（lightemittingdiode）聲致發(fā)光液體中的氣泡被強(qiáng)大的聲波作用時(shí)，氣泡會(huì)坍塌到一個(gè)非常小的體積，內(nèi)部溫度可以超過10萬攝氏度，過程中會(huì)發(fā)出瞬間的閃光。

聲能——光能發(fā)光原理：極光是地球周圍的一種大規(guī)模放電的過程。來自太陽的高能帶電粒子（太陽風(fēng)，電子、質(zhì)子等構(gòu)成）到達(dá)地球附近，地球磁場迫使其中一部分沿著磁場線集中到南北兩極。當(dāng)他們進(jìn)入極地的高層大氣時(shí)，與大氣中的原子和分子碰撞，形成極光。極光——高能粒子發(fā)光高能粒子動(dòng)能——光能閃電發(fā)光原理：雷雨云底層與地面間形成強(qiáng)大電場，大氣被強(qiáng)烈電離，形成一條狹窄的導(dǎo)電通道，流過很強(qiáng)的電流，以至空氣通道被燒得白熾耀眼，出現(xiàn)一條彎彎曲曲的細(xì)長光柱。——熱輻射發(fā)光電流熱效應(yīng)電能——光能熱輻射發(fā)光鐵的熱輻射開始不發(fā)光→→→黃白色橙色暗紅熱能——光能太陽（恒星）太陽發(fā)光原理

核能——光能火焰燃燒發(fā)光：既有化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成產(chǎn)物的激發(fā)能產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光，又有化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，導(dǎo)致周圍空氣溫度升高產(chǎn)生的熱輻射發(fā)光。化學(xué)能——光能人體發(fā)出紅外光生物能——光能白熾燈電能——光能發(fā)光原理：靠電流加熱燈絲（鎢絲）至白熾狀態(tài)，發(fā)出可見光。熱輻射發(fā)光有什么特點(diǎn)？“熱發(fā)光”——即發(fā)光過程中，發(fā)光體需要被加熱到較高溫度時(shí)才能發(fā)出可見光，且光與熱伴行。1.1發(fā)光現(xiàn)象

一般按輻射波長及人眼的生理視覺效應(yīng)可將光輻射分成三部分：紫外輻射、可見光輻射和紅外輻射。一、光輻射以電磁波形式或粒子形式傳播的能量，可以用光學(xué)元件反射、成像或色散，這種能量及其傳播過程稱為光輻射。一般認(rèn)為光輻射的波長在10nm至1mm范圍內(nèi)。宏觀：發(fā)光是物體內(nèi)部以某種方式吸收的能量轉(zhuǎn)化為光輻射的過程。二、廣義的發(fā)光概念發(fā)光是能量轉(zhuǎn)換過程微觀：物體中的電子受到外界能量的激發(fā)，躍遷到高能態(tài)（激發(fā)態(tài)），處于激發(fā)態(tài)的電子具有一定的壽命，以一定幾率回落到基態(tài)，并把多余的能量釋放出來。如果以光子的形式釋放，就稱為發(fā)光。三、發(fā)光的主要過程各種發(fā)光物質(zhì)，包括氣、液、固體，除物質(zhì)獲取外界能量的方式不同，發(fā)光過程都大體相同。1.激發(fā)過程發(fā)光必須首先從外界獲取能量將物質(zhì)體內(nèi)的原子、分子或離子從基態(tài)激發(fā)到高能態(tài)2.輻射躍遷過程

高能態(tài)（激發(fā)態(tài)）是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)粒子遲早會(huì)從激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)，釋放出吸收的能量如果能量是以光子的形式釋放出來的就稱之為發(fā)光躍遷或輻射躍遷輻射躍遷是發(fā)光所需要的躍遷3.無輻射躍遷過程

并非所有被物質(zhì)吸收的激發(fā)能都能轉(zhuǎn)化為光輻射輸出，說明粒子從高能態(tài)到基態(tài)的躍遷并非只有發(fā)光這一種方式。粒子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)的過程不產(chǎn)生光子輻射輸出將激發(fā)能散發(fā)為熱（如使得晶格振動(dòng)加劇，導(dǎo)致晶體溫度升高），稱為無輻射躍遷無輻射躍遷和輻射躍遷是激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的兩種方式，是競爭過程，會(huì)降低物質(zhì)的發(fā)光效率。四、發(fā)光的類型平衡輻射：又叫平衡熱輻射物體輻射電磁波的同時(shí)，也吸收電磁波。當(dāng)輻射和吸收達(dá)到平衡時(shí)，物體的溫度不再變化，此時(shí)物體的熱輻射稱為平衡熱輻射。溫度在0K以上的任何物體都有熱輻射，但溫度不夠高時(shí)輻射波長大多在紅外區(qū)，人眼看不見。物體的溫度達(dá)到500℃以上時(shí)，輻射的可見部分就夠強(qiáng)了，例如燒紅了的鐵，白熾燈中的燈絲等。“熱發(fā)光”與溫度相關(guān)的輻射1、

任何物體在任何溫度下都可以進(jìn)行熱輻射；2、熱輻射的能量與波長、溫度以及物體的性質(zhì)有關(guān)，隨著溫度的升高，輻射的總功率增大，輻射的光譜分布向短波方向移動(dòng)；

熱輻射的特點(diǎn)：紅-黃-白-藍(lán)3、輻射出的電磁波是連續(xù)的。

物體中的分子、原子在不停的做熱運(yùn)動(dòng)；溫度是描述平衡狀態(tài)下這種運(yùn)動(dòng)激烈程度的物理量，熱運(yùn)動(dòng)越劇烈物體溫度就越高；在一定溫度下，物體中的原子分子有一定的處在不同激發(fā)態(tài)上的分布（遵循玻耳茲曼分布律）

，因此，由它們躍遷引起的熱輻射就有很寬的光波長范圍；

當(dāng)溫度升高時(shí)，電子在不同能態(tài)上的分布移向較高能量的狀態(tài)，電子處于高能態(tài)的幾率增加，這樣，輻射光的強(qiáng)度會(huì)增大，峰值波長會(huì)向短波長移動(dòng)。熱輻射發(fā)光存在的問題在升高溫度以得到我們所需要的光輻射的同時(shí)，物體還會(huì)發(fā)射許多我們不需要的輻射，大部分能量落到紅外部分，發(fā)光效率低（白熾燈只有10%左右），熱損耗大。如果一個(gè)物體能夠在任何溫度下全部吸收任何頻率的電磁輻射，那么這個(gè)物體稱為絕對黑體。絕對黑體的吸收本領(lǐng)是一切物體中最大的，加熱時(shí)它輻射本領(lǐng)也最大。天然的、理想的絕對黑體是不存在的。人造黑體是用耐火金屬制成的具有小孔的空心容器，如圖所示。加熱加熱小孔黑體模擬裝置

用金屬制成封閉空腔，空腔壁全部涂黑，僅留一小孔，四周絕熱，這樣的容器的小孔就相當(dāng)于黑體。黑體輻射黑體輻射的發(fā)射本領(lǐng)只與溫度有關(guān)熱平衡時(shí)，黑體表面單位面積輻射光譜能量的大小及其分布完全決定于它的溫度。黑體熱輻射溫度材料性質(zhì)、形狀與同溫度其它物體的熱輻射相比，黑體熱輻射本領(lǐng)最強(qiáng)黑體輻射的基本定律式中，λ—波長，m；T—黑體溫度，K；

c1

—第一輻射常數(shù)，3.742×10-16W

m2；

c2—第二輻射常數(shù)，1.4388×10-2W

K；

(1)普朗克定律1900.10.19普朗克在德國物理學(xué)會(huì)會(huì)議上提出一個(gè)黑體輻射公式(2)

斯特藩-

玻耳茲曼定律斯特藩-玻耳茲曼常數(shù)總輻出度與T4

成正比0100020001.0

可見光區(qū)0.56

000

K3

000

K1879年斯特藩從實(shí)驗(yàn)上總結(jié)而得到1884年玻耳茲曼從理論上證明(3)

維恩位移定律常量0100020001.0

可見光區(qū)0.56

000

K3

000

K或

m=C

TC

=5.880×1010Hz/K1893年由理論推導(dǎo)而得峰值波長

m

與溫度T

成反比若視太陽為黑體，測得

估算出太陽表面溫度約

T表面

=6000K發(fā)射率同溫度下，黑體發(fā)射熱輻射的能力最強(qiáng)，在每一個(gè)方向都最大可能的發(fā)射任意波長輻射能；實(shí)際物體的輻射特性真實(shí)物體表面的發(fā)射能力低于同溫度下的黑體；因此，定義了發(fā)射率

(也稱為黑度)

：相同溫度下，實(shí)際物體的半球總輻射力與黑體半球總輻射力之比:物體表面的發(fā)射率取決于物質(zhì)種類、表面溫度和表面狀況。非平衡輻射：不需要提高物體的溫度，在某種外界作用激發(fā)下，物體偏離原來的熱平衡態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的輻射。“冷發(fā)光”在加熱物體時(shí)，物體內(nèi)所有原子或分子的能量都得到提高。在達(dá)到熱平衡時(shí)，物體的原子或分子中的電子有一定的能態(tài)分布，電子處于較高能態(tài)的幾率由溫度決定，如果物體溫度不很高，這種可能性就很小，這時(shí)熱輻射主要由紅外光組成，可見光成分很少。

什么叫偏離熱平衡態(tài)：如果以某種方式把外界能量傳給物體中的個(gè)別原子或分子，使其升到高能態(tài)，而周圍大量的分子或原子處于未被激發(fā)的狀態(tài)，就可使電子在不同能態(tài)上的分布偏離熱平衡分布。電子從這些高能態(tài)躍遷發(fā)出的光，就會(huì)比相應(yīng)溫度下同波長的熱輻射強(qiáng)的多。狹義的“發(fā)光”Luminescence概念：發(fā)光就是物體不經(jīng)過熱階段而將其內(nèi)部以某種方式吸收的能量直接以光能的形式釋放出來的非平衡輻射過程。

發(fā)光只是在少數(shù)發(fā)光中心進(jìn)行，不會(huì)影響物體的溫度，可以更有效地把外界提供的能量轉(zhuǎn)化成我們所需要的可見光，發(fā)光效率高。“發(fā)光”是一個(gè)專業(yè)名詞，指一種特殊的光發(fā)射現(xiàn)象，即疊加在熱輻射之上的一種光發(fā)射。與熱輻射相比發(fā)光的優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光只有個(gè)別原子或分子吸收能量，發(fā)光的光譜就決定于這些原子和分子，那么可以尋找合適的材料以獲得所需光譜，選擇性好。發(fā)光的特點(diǎn)：冷發(fā)光發(fā)光體和周圍環(huán)境的溫度幾乎是相同的，并不需要加溫只有個(gè)別中心得到能量，周圍大量的中心仍處于未被激發(fā)的狀態(tài)衰減（余輝）從外界吸收能量到放出光來，需要花費(fèi)一定時(shí)間。在激發(fā)即外界作用停止后發(fā)光不馬上消失而是逐漸變?nèi)酰@個(gè)過程稱為余輝(afterglow)。發(fā)出的光既有反映這個(gè)物質(zhì)特點(diǎn)的光譜，又有一定的衰減規(guī)律與反射光、散射光等區(qū)分非平衡輻射有許多種，除了發(fā)光以外，還有反射、散射等。光輻射的特征一般可用5個(gè)宏觀光學(xué)參量描述：亮度、光譜、相干性、偏振度和輻射期間。發(fā)光與其他非平衡輻射的區(qū)別：輻射期間：是指去掉激發(fā)后，輻射還可延續(xù)的時(shí)間。可作為判據(jù)。發(fā)光的延續(xù)時(shí)間有長（幾十小時(shí)）有短（10-10

秒），但都比反射、散射的持續(xù)時(shí)間（10-14秒）長很多。熒光(Fluorescence)磷光(Phosphorescence)無機(jī)物發(fā)光領(lǐng)域這兩詞沒有嚴(yán)格區(qū)分，甚至混淆。但在有機(jī)物發(fā)光中，是不容混淆的。熒光

激發(fā)時(shí)的發(fā)光。余輝時(shí)間小于10-8s，即激發(fā)一停，發(fā)光隨即停止。磷光

激發(fā)停止后的發(fā)光。余輝時(shí)間大于10-8s，即激發(fā)停止后，發(fā)光還要持續(xù)一段時(shí)間。1.2激發(fā)方式及應(yīng)用名稱激發(fā)方式光致發(fā)光光的照射電致發(fā)光電場作用高能粒子發(fā)光高能粒子轟擊陰極射線發(fā)光電子束轟擊射線發(fā)光射線的照射生物發(fā)光生物化學(xué)反應(yīng)化學(xué)發(fā)光化學(xué)反應(yīng)聲致發(fā)光聲波轟擊發(fā)光體受外界作用而發(fā)光,發(fā)光學(xué)稱這種作用為激發(fā)。可根據(jù)激發(fā)方式區(qū)分發(fā)光類型：用光（紫外光、可見光、紅外光）激發(fā)產(chǎn)生的發(fā)光。光致發(fā)光PL(Photoluminescence)：應(yīng)用1：日光燈（節(jié)能燈），即作為照明光源。

傳統(tǒng)日光燈節(jié)能燈稀土三基色熒光粉鹵磷酸鈣熒光粉惰性氣體玻璃管工作原理熒光粉被汞蒸氣放電產(chǎn)生的254nm紫外線激發(fā)，發(fā)出可見光。應(yīng)用2：道路交通標(biāo)示、儀表及發(fā)光涂料等

長余輝熒光粉：俗稱夜光粉，磷光粉，在去掉激發(fā)源（日光、燈光）后還能夠長時(shí)間發(fā)光（幾小時(shí)至十幾小時(shí)）。等離子體顯示板(PlasmaDisplayPanel，縮寫為PDP)等離子體是繼物質(zhì)3態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）后發(fā)現(xiàn)的第四態(tài)，由數(shù)量密度都近似的正、負(fù)電荷組成。大屏幕色彩豐富應(yīng)用3：等離子體顯示器

工作原理每個(gè)等離子體發(fā)光管就是我們所說的等離子體顯示器的像素與日光燈原理相似彩色PDP的發(fā)光顯示主要由以下過程組成：氣體放電過程，即隋性氣體(含氙的混合氣)在外加電信號(hào)的作用下產(chǎn)生放電，發(fā)射出紫外線（氙，147nm)的過程;熒光粉發(fā)光過程，即氣體放電所產(chǎn)生的紫外線，激發(fā)光致熒光粉發(fā)射可見光的過程。應(yīng)用4：物理上，用紫外-紅外各波長激發(fā)物質(zhì)，研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和它接受光能后內(nèi)部發(fā)生的各種變化過程（包括固體中的雜質(zhì)和缺陷以及它們的結(jié)構(gòu)、能量狀態(tài)的變化，激發(fā)能量的轉(zhuǎn)移和傳遞，以至化學(xué)反應(yīng)中的激發(fā)態(tài)過程，光生物過程等等）。1961年長春光機(jī)所1960年，美國物理學(xué)家梅曼發(fā)明紅寶石激光器——世界上第一臺(tái)激光器紅寶石晶體（基質(zhì)是Al2O3）內(nèi)摻有少量的Gr2O3

應(yīng)用5：固體激光器

摻釹釔鋁石榴石晶體（Nd2O3:Y3Al5O12，簡稱Nd:YAG）Nd:YAG激光器波長1.064微米應(yīng)用范圍：主要用于全息術(shù)；各種材料的加工，如打孔、點(diǎn)焊、激光標(biāo)刻以及集成電路中厚膜、薄膜電路的加工制造、冗余修復(fù)等；在醫(yī)療上則可用于多種外科手術(shù)；軍事上，被廣泛應(yīng)用于激光測距機(jī)、目標(biāo)指示器和激光雷達(dá)等。

優(yōu)點(diǎn)：使用方便、輸出功率大，可得到超短脈沖（飛秒）固態(tài)激光器用于激光測距敏感器、激光三維成像敏感器，為嫦娥三號(hào)探測器保駕護(hù)航。激光產(chǎn)生原理Laser

方向性好單色性好相干性好亮度高激光特點(diǎn)：發(fā)光前

自發(fā)輻射發(fā)光后處在高能級(jí)的單個(gè)粒子總會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，同時(shí)輻射出一個(gè)具有一定頻率的光子，這種過程稱為自發(fā)輻射。普通光源（白熾燈、日光燈）的發(fā)光過程為自發(fā)輻射。特點(diǎn)：每個(gè)粒子在發(fā)光的過程中彼此獨(dú)立，所發(fā)射的光子在方向、位相、偏振方向、頻率上都不同——非相干光

受激輻射

1916年愛因斯坦提出了“受激輻射”的概念，預(yù)測到光可以產(chǎn)生受激輻射放大，奠定了激光的理論基礎(chǔ)。愛因斯坦處在高能級(jí)的粒子，在外來光子的作用下，發(fā)射光子的過程，稱為受激輻射.發(fā)光前發(fā)光后特點(diǎn)：發(fā)射的光子與外來光子完全一樣（即頻率、位相、偏振、傳播方向完全相同）——相干光吸收前吸收后粒子吸收外來的光子，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)的過程稱為吸收過程，也稱為受激吸收。

受激吸收在粒子與外加光場相互作用時(shí)同時(shí)存在受激輻射和受激吸收兩種作用，要想使受激輻射占優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)光放大，必須使處在高能級(jí)的粒子數(shù)大于處在低能級(jí)的粒子數(shù)。這種分布正好與熱平衡態(tài)時(shí)的粒子分布相反（高能態(tài)上的粒子少于低能態(tài)上的粒子數(shù)），稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。產(chǎn)生激光的三個(gè)必要條件：1實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)2使粒子被激發(fā)

3要實(shí)現(xiàn)光放大

——需要選擇合適的工作物質(zhì)

——通過光學(xué)諧振腔實(shí)現(xiàn)——需要激勵(lì)能源

（激活介質(zhì)）能對光的頻率和方向進(jìn)行選擇，可獲得連續(xù)的光放大可用其產(chǎn)生的自發(fā)輻射光作入射光，經(jīng)反射鏡反射沿軸線方向傳播的光被放大，沿非軸線方向傳播的光被減弱。應(yīng)用6：染料激光器

工作物質(zhì)是有機(jī)染料（液體），可用閃光燈或紅寶石激光器泵浦使得染料分子發(fā)光。與固體相比，染料激光器通常可以用于更廣泛的波長范圍內(nèi)，使得它們特別適合于調(diào)諧，調(diào)諧范圍為0.3～1.2微米因此是目前在光譜學(xué)研究中用得最多的一種激光器。。激光染料電致發(fā)光EL(Electroluminescence)：通過電場或電流產(chǎn)生的發(fā)光，最初譯成場致發(fā)光。應(yīng)用1：氣體放電燈（日光燈、低壓鈉燈、霓虹燈等）

在氣體放電過程中，有的原子、分子、離子在碰撞過程中會(huì)被激發(fā)到高能態(tài)，躍遷回低能態(tài)時(shí)就會(huì)發(fā)光。氣體放電：當(dāng)氣體中存在較強(qiáng)電場時(shí)，氣體中的帶電粒子（電子、離子）就會(huì)在電場作用下加速，與氣體中的原子或分子碰撞，使之電離產(chǎn)生新電子和離子，重復(fù)這樣的過程，就會(huì)產(chǎn)生許多帶電粒子，使原本不導(dǎo)電的氣體變得導(dǎo)電。產(chǎn)生氣體放電發(fā)光的可以是原子氣體，如各種惰性氣體、金屬蒸氣或它們的離子，也可以是分子氣體。各種原子、分子、離子都有它們特有的能級(jí)結(jié)構(gòu)，因而具有特有的發(fā)光波長。因此可以選擇合適的發(fā)光氣體，以獲得所需發(fā)光顏色或發(fā)光光譜。霓虹燈應(yīng)用2：氣體激光器（原子、離子、分子、準(zhǔn)分子）

在適當(dāng)放電條件下，氣體粒子有選擇性地被激發(fā)到某高能級(jí)上，產(chǎn)生受激輻射躍遷。與固體相比，氣體的光學(xué)均勻性好,氣體激光器的輸出光束具有較好的方向性、單色性和較高的頻率穩(wěn)定性。可工作在很寬的波長范圍，從紫外到遠(yuǎn)紅外。He－Ne激光器632．8nm

發(fā)光二極管是由GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體材料制成的，當(dāng)對二極管P-N結(jié)加正向電壓時(shí)，電子和空穴復(fù)合發(fā)光。發(fā)光二極管被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保(無汞）、壽命長、體積小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域。應(yīng)用3：發(fā)光二極管(LED)

美國紐約時(shí)代廣場戶外全彩LED顯示屏

（上海三思）白光LED三種方法第一種方法：在藍(lán)色LED芯片上涂敷能被藍(lán)光激發(fā)的黃色熒光粉，芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光互補(bǔ)形成白光。第二種方法：在紫外光LED芯片上涂敷RGB三基色熒光粉，實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。第三種方法：把三基色LED發(fā)光芯片封裝在一起，按照一定的比例對其光色進(jìn)行控制，混出白光。目前最常用藍(lán)光LED激發(fā)黃色熒光粉來產(chǎn)生白光，藍(lán)色技術(shù)成為關(guān)鍵技術(shù)。

2014諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)呤前l(fā)明了“高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管”

的三名日本物理學(xué)家赤崎勇(IsamuAkasaki)、天野浩(HiroshiAmano)和中村修二(ShujiNakamur)。

氮化鎵（GaN）和銦氮化稼（InGaN）

藍(lán)光LEDLED臺(tái)燈LED路燈奧迪LED大燈1987年，美籍華裔教授鄧青云和VanSlyke采用了超薄膜技術(shù)，用透明導(dǎo)電膜作電極，制成了雙層有機(jī)電致發(fā)光器件。1990年，Burroughes等人發(fā)現(xiàn)了以共軛高分子PPV為發(fā)光層的OLED（也稱PLED），從此在全世界范圍內(nèi)掀起了OLED研究的熱潮。鄧教授也因此被稱為“OLED之父”。

2011年，鄧青云與兩位同行共同獲得了沃爾夫化學(xué)獎(jiǎng)，這是在化學(xué)領(lǐng)域僅次于諾貝爾獎(jiǎng)的國際性大獎(jiǎng)。

（OrganicLight-EmittingDiode）

有機(jī)發(fā)光二極管OLEDOLED具有結(jié)構(gòu)簡單、超輕薄(厚度小于1毫米)、低功耗及可實(shí)現(xiàn)柔性顯示等特性，OLED顯示器被譽(yù)為“夢幻顯示器”。OLED顯示技術(shù)與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機(jī)材料（染料及顏料小分子，共軛高分子）涂層發(fā)光。

視角范圍大（超過170度）可折疊OLED結(jié)構(gòu)LG手機(jī)英國科技公司計(jì)劃研發(fā)“透明飛機(jī)”，將運(yùn)用OLED技術(shù)于飛機(jī)機(jī)身上，不僅能讓乘客可以一覽無遺窗外的風(fēng)光，如同翱翔在天際中。還能變成觸摸屏，讓乘客能徹底在機(jī)上享受。你敢坐么？常用工作物質(zhì)有砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）、硫化鎘（CdS）、磷化銦(InP)、硫化鋅(ZnS)等。半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件。應(yīng)用4：半導(dǎo)體激光器（激光二極管Laserdiode）

體積小、重量