固体发光期末复习题.docx

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1、固体发光期末复习题固体发光材料与应用 概念、简答、论述、发挥 1.发光的概念 发光：即Luminescence一词，作为一个技术名词，是专指一种特殊的光发射现象。 发光：是物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。 发光概念/内涵：当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。 在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。这部分能量以光的电磁波形式发射出来，即称为发光现象。 概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射

2、出多余的能量的过程。 2.平衡辐射：是炽热物体的光辐射，又叫热辐射。 起因于物体的温度。T,热平衡(准平衡),相应热辐射。 热辐射体的光谱只决定于辐射体的温度及其发射本领。 3.非平衡辐射：在某种外界作用激发下，物体偏离原来的热平衡态所产生的辐射。发光是其一种。 4.发光与热辐射的区别： 热辐射：温度在0K以上的任何物体都有热辐射，但温度不够高时辐射波长大多在红外区，人眼看不见。物体的温度达到5000以上时，辐射的可见部分就够强了，例如烧红了的铁，电灯泡中的灯丝等等。 开始不发光暗红橙色黄白色 发光：叠加在热辐射之上的一种光发射。发光材料能够发出明亮的光，而它的温度却比室温高不了多少。因此发光

3、有时也被称为“冷光”。 5.发光与其他非平衡辐射的区别 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5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； 光谱改变及非相干性：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，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：是判据。发光有一个比较长的延续时间(Duration)，这个延续时间有长有短，总之都比反射、散射的持续时间长很多。 6.发光体受外界作用而发光,发光学中称这种作用为激发。

4、7.发光与非发光材料有没有明显界限，为什么？ 发光与非发光材料并没有明显界限！ 强激发纯度提高 掺杂自然界中天然或合成的发光体数量很大。人体的牙齿、指甲，动物的脂肪、卵、奶、皮肤，植物的浆液、油、果实，又如蚕丝、树脂、叶绿体、纸张等 无机固体发光材料，大致可分为：纯材料、掺杂材料 8.吸收光谱和激发光谱的区别联系 吸收光谱：吸收系数k随波长的变化。 激发光谱：是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长的变化。横轴代表所用的激发光波长，纵轴代表发光的强弱。 激发光谱反映不同波长的光激发材料的效果。表示对发光起作用的激发光的波长范围。 吸收光谱只说明材料的吸收，至于吸收后是否发光，则不一定。 把吸

5、收光谱和激发光谱相互对比，就可判断哪些吸收对发光是有贡献的，哪些是不起作用的。 9. 激发光谱和发射光谱的区别联系 发光光谱：是指发光的能量按波长或频率的分布。通常实验测量的是发光的相对能量。发射光谱中,横坐标为波长(或频率),纵坐标为发光相对强度。 激发光谱：是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长的变化。横轴代表所用的激发光波长，纵轴代表发光的强弱。 发射光谱是在某一光波激发下，材料发光的能量按波长分布，激发光谱是不同光波激发下材料选定某一波长对应的能量随激发光波长的分布，两者互相呼应。 10.发光与猝灭 离子被激发到较高能量状态 情况 激发的离子处于高能态，它们就不是稳定的，随时有可能

6、回到基态。 在回到基态的过程中，如果发射出光子，这就是发光，这个过程就叫做发光跃迁或辐射跃迁。 如果离子在回到基态时不发射光子，而将激发能散发为热，这就称为无辐射跃迁或猝灭。 激发的离子是发射光子，还是发生无辐射跃迁，或者是将激发能量传递给别的离子，这几种过程都有一定的几率，决定于离子周围的情况。 产生电子和空穴 情况 由激发而产生的电子和空穴，不稳定，最终将会复合。 在复合以前有可能经历复杂的过程。如，它们可能分别被杂质离子或晶格缺陷所捕获，由于热振动而又可能获得自由，这样可以反复多次，最后才复合而放出能量。 一般而言，电子和空穴总是通过某种特定的中心而实现复合的。 若复合后发射出光子，这种

7、中心就是发光中心 有些复合中心将电子和空穴复合的能量转变为热而不发射光子，这样的中心就叫做猝灭中心 发光和猝灭在发光材料中互相独立互相竞争的两种过程。猝灭占优势时发光就弱，效率也低。反之，发光就强，效率也高。 11.斯托克斯定律和反斯托克斯发光 Stokes定律：发光的光子能量小于激发光的光子能量 吸收光子，跃迁； 在E12马上与周围环境相互作用，交出部分能量，转移到E11；损失了部分能量。 一般，系统与周围环境取得热平衡后在振动能级上的分布，大致和exp(-E/KT)成正比。E是较高振动能级与最低振动能级间的距离。 系统与周围晶格的热平衡所需的时间远远短于电子在激发态上的寿命。 由此可见，系

8、统一旦被激发到高的振动能级，绝大多数要趋向低振动能级。 反斯托克斯发光: 中心从周围环境获得能量，从E12转移到E13、14，然后跃迁到E01。则发光光子能量就大于激发光子能量。这种发光称为反斯托克斯发光。 这是从晶格振动取得能量，产生反Stokes发光。 12.发光效率 通常有三种表示法：量子效率q ，功率效率p ，光度效率 量子效率q ：是指发射的光子数Nf与激发时吸收的光子数Nx之比 。 hq=NfNx但一般总有能量损失，激发光光子能量常大于发射光光子能量。 当激发光波长比发光波长短很多时，这种能量损失就很大。 如日光灯中激发光波长为254nm，发光的平均波长可以算作是550nm。 因此

9、，即使量子效率为1，但斯托克斯能量损失却有1/2以上。 所以量子效率反映不出来，引入功率效率。 功率效率p 13.怎样换算？ 是指发射光的光功率Pf与被吸收的光功率Px之比 。 hp=PfPxhp=EfEx流明效率l ：发射的光通量L与激发时输入的电功率或被吸收的其他形式能量总功率Px之比 。 hl=L Px作业：对于光致发光来说，如果激发光是单色或接近单色的，波长为x,发射光也是单色或接近单色的, 波长为f, 推导量子效率与功率效率的关系。 hp=PfPxNfh=Nxhclfc=hqlxlx lf热释光，红外释光 14.热致释光与红外释光 双曲线式衰减 ，温度对之有很大影响，温度降低到一定的

10、程度，激发停止后的发光很快地完全停止。 当温度升高时，发光又逐渐加强，这种现象称为加热发光或热致释光，有时简称热释光。 注意：加热发光不是说用热来激发发光，而是用热来释放光能，意味着，发光材料能够贮存激发能，当温度升高以后，将贮存的光能逐渐释放出来。 加热发光现象与发光材料中的电子陷阱相联系，因此，利用热发光可以了解晶体中定域能级的情况。 样品激发后，温度上升，在不同温度出现热释光峰。可证明，余辉越长材料，热释光峰温度越高。 有的甚至在室温衰减完后,加热到高温还有热释光峰。 如：SrS:Ce、Sm150左右。SrS：Eu、Sm 370。 这种材料存贮的激发能可通过红外线释放。 红外释光材料，曾

11、被用来探测红外线。 它们和上转换材料的区别是，红外线只能释放它们本来储存着的能量而不能直接激发这种发光体。 SrS:Ce、Sm这类具有高温热释光峰的发光材料很多，LiF、Li2B4O7:Mn、CaF2:Mn、CaSO4:Mn等，可用作射线的剂量计。 有些古代物体，深埋地下，受放射性射线照射，能将辐射能量保存起来，利用加热发光，可推断出埋藏的年代，这也是加热发光的一个应用。 15.杂质类型：激活剂、敏化剂、猝灭剂、惰性杂质 激活剂：对某种特定的化合物起激活作用，使原来不发光或发光很微弱的材料产生发光。这类杂质叫。 共激活剂：是与激活剂协同激活基质的杂质，加强激活剂引起的发光。(如起电荷补偿作用，

12、使激活剂容易进入基质） 敏 化 剂：有助于激活剂所引起的发光，使发光亮度增加的杂质。 惰性杂质：对发光性能影响较小，对亮度和颜色不起直接作用的杂质。(如碱金属，碱土金属，硅酸盐，硫酸盐和卤素等) 猝 灭 剂：损害发光性能能使发光亮度降低的杂质，也叫毒化剂。 16.激活剂在发光材料中的作用 绝大多数情况下，激活剂是材料的关键成分； 激活剂不但决定材料的光谱，也决定发光效率和发光持续时间； 作为激活剂的原子基本都是金属。如：过渡金属、稀土金属、及少数重金属如Sb锑ti、Bi、Sn锡 、Tl等。 跃迁与谱线宽度 均匀线宽 和 非均匀宽化 激活剂处在固体中，对于一个自由离子或原子，一个跃迁对应一条谱线

13、，即对应某一特定波长。但通常所见的光谱，是有一定宽度的。 实际上，光谱线不可能无限狭窄，即使环境温度为绝对零度。由于原子、离子或分子在非零温度下的无规振动，发射光受Doppler效应影响而发生波长微小变化不可避免。 因此不论气体、液体或固体，任何谱线都有一个随温度变化的均匀线宽； 对于固体，需考虑一些其它原因产生的宽化。如激活剂离子所处格位的环境影响，同种激活剂所受到的晶格影响有细微差别，也会造成谱线宽化，在发光术语中，这叫做非均匀宽化。 晶格离子的电场对激活剂离子有作用，这种作用就是对发光离子产生微扰的来源之一。 对s2电子组态离子来说，晶格对它们的影响是很大的，所以它们的发光光谱都是宽的谱

14、带。 绝缘体与半导体发光“主角”的习惯叫法 绝缘体发光 和 半导体发光 是无机材料光发射过程的两大类。 绝缘体发光材料 照明、显示显像； 以肉眼为对象； 禁带宽度多在3ev以上，对可见光透明； 利用的是发光中心的发光； 发光与所掺杂质离子本身的能级跃迁有直接联系； 习惯上叫“激活剂” 。 半导体发光材料 禁带宽度多在1.5ev以下； 利用的是复合发光； 发光与所掺杂质离子本身的能级跃迁无直接联系； 不叫“激活剂”，而叫“杂质(掺杂)”，施主或受主。 但，半导体发光材料也有例外 在含有稀土离子的发光二极管中，发射的光具有稀土离子的全部光谱特征。 说明它是由稀土离子发出的，半导体材料本身只有极小的

15、干扰。 因此这种“杂质”完全可以叫做“激活剂”。 分立中心发光和复合发光 绝缘体发光 和 半导体发光 是无机材料光发射过程的两大类。苏联学者把它们分别叫做 分立中心发光 和 复合发光。 分立中心发光 发射来自晶体中相对孤立的原子, 离子。 基质晶格虽然能影响发光中心的能级，但这些影响基本属于微扰，光发射的主体仍然是这些中心。 一般，分立中心发光遵循指数式衰减规律。 分立的发光中心可直接被激发也可通过基质或敏化剂得到能量。当中心被直接激发时，电子一般不离开中心，因此发光不伴随光电导。 通过对晶格作用大小的理论估算，能够把自由离子的能级和它们在晶体中的发光光谱对应起来。 复合发光 是指 导带电子

16、和 价带空穴 复合产生的光发射。 基质本身吸收光，激发必定产生载流子，因而伴随着光电导。 衰减规律复杂，可远远偏离指数式。 固然也需要掺杂，但杂质并不是发射主体； 参与发光的是整个晶体，很难把自由杂质离子的能级和固体发射的光谱对应起来。 即：决定材料发光光谱的是整个晶体的能谱而不是离散的杂质离子能级。 17.高温固相法 以固态物质为初始原料，固体颗粒直接参与化学反应。固相反应的原料和产物都是固体，原料是以微米级颗粒状态相互接触、混合。 1. 反应机理 反应过程分为成核和生长两部分。通常，产物和原料的结构有很大不同，成核很困难。 因为在成核过程中，原料的晶格结构和原子排列必须作出很大调整，甚至重

17、新排列。显然，这种调整和重排要消耗很多能量。因而，固相反应只能在高温下发生，且一般反应速度很慢。 如果体系存在气相和液相，往往能够帮助物质输运，在固相反应中起到重要作用，因此在固相反应法制备发光材料时往往加入适量助熔剂。 助熔剂： 起帮助熔化和熔媒作用的物质，使激活剂容量进入基质，并促进基质形成微小晶体。 *为什么固相法中加入助熔剂利于反应进行？ 因为在固相灼烧过程中，蒸发-凝聚、扩散和粘滞流动是传质的主要机制，助熔剂的加入，可大大提高系统的高温粘滞流动性。 *助熔剂是否越多越好？ 助熔剂过量时，由于样品产生玻璃化现象，一定程度破坏了结晶和发光中心结构，也会使样品的发光亮度降低。 常用助熔剂材

18、料有卤化物、碱金属和碱土金属的盐类。用量为基质的525%。 2. 一般过程 配料：分析纯碳酸盐和金属氧化物及不同种类和配比的高纯稀土氧化物，并加入适量助熔剂，按化学计量比精确配料。 配料方法一般分干法、湿法、半干湿法。 灼烧：把配好的炉料在一定环境气氛、一定温度下加热处理一定时间，使原来不发光的炉料变成发光材料。 灼烧过程的主要作用： 基质组份间发生化学反应，形成一定基质晶格； 激活剂进入基质，处于晶格间隙或原子格位。 灼烧是形成发光中心的关键步骤，灼烧条件就直接影响着发光性能的好坏。 3. 影响因素灼烧温度 主要依赖于基质特性，取决于组份的熔点，扩散速度和结晶能力。 组份间的扩散速度、结晶能

19、力越小需要的温度越高。一般以基质组份中最高熔点的2/3为宜，但助熔剂的选择也有影响，最后由实验确定最佳温度。 发光体基质的晶型结构主要取决于温度。 例如：NaYF4从六角晶体变成立方晶体的相变温度是691，灼烧温度不同就具有两种不同的晶相结构，发光性能差别很大。 3. 影响因素灼烧时间 灼烧时间长短取决于炉料反应速度、炉料多少。 影响反应速度的主要因素是温度； 其次是表面间的接触面，要求炉料的颗粒细、混合均匀，并有适当的压力。当其他条件一定时，反应速度与颗粒半径的平方成反比。 3. 影响因素环境气氛 环境气氛对发光性能的影响很大。 通常必须防止炉丝金属蒸气使发光体“中毒” 。 根据基质和激活剂

20、的性质选定保护气氛。 有的用N2, He, Ar等惰性气体； 有的用还原性气氛H2，H2S，S等； 也有需要氧化性气氛的。 例如：Sb,Mn激活的卤磷酸钙镉灯粉： 要想得到绿色材料就在氧化性气氛中灼烧； 要想得到橙黄色光材料则在氮气中灼烧。 4. 方法特点晶化程度高、发光亮度高、发光颜色纯占统治地位反应温度高、反应时间长产物颗粒度大二次利用时需长时间研磨能耗大,实验人员危险性高发光亮度下降尝试采用其它制备方法解决此问题18.低温燃烧合成法 ( LCS )：相对于SHS提出的低温型燃烧合成技术。点火温度低，燃烧火焰温度也相对较低，因此，与燃烧温度通常高于2000的SHS相比，这种方法被称为“低温

21、燃烧合成”。 2. LCS原理金属硝酸盐有机燃料氧化剂+还原剂一定温度点燃引发剧烈氧化-还原反应反应放热自维持，数分钟结束，大量气体，产物为疏松超细粉3. 燃料理论用量的计算 金属硝酸盐与燃料配比根据热化学理论确定： 计算原料的总还原价和总氧化价 注意：以完全燃烧产物化合价计算 完全燃烧产物CO2，H2O，N2 C+4 ，H+1，O-2，N0； 类推：目标产物CaO、Al2O3、ZrO2中 Ca+2， Al+3， Zr+4 例1： LCS法合成ZrO2，用热化学理论计算燃料的理论需要量。 已知：所用的原料为 ZrO(NO3)22H2O 和 尿素 CO(NH2)2 ZrO(NO3)22H2O =

22、 -10， 氧化剂 尿素CO(NH2)2 = +6， 还原剂 nZrO(NO3)22H2O : nCO(NH2)2 = 610 例2： LCS法合成CaAl2O4 ，用热化学理论计算燃料的理论需要量。 已知：原料为 Al(NO3)39H2O 、 Ca(NO3)24H2O 和 CO(NH2)2 Al(NO3)39H2O = -15， 氧化剂； Ca(NO3)24H2O = -10，氧化剂； 因此：总氧化价=(-15) 2 + (-10) = -40 还原价 = +6 n Al(NO3)39H2On Ca(NO3)24H2On CO(NH2)2 = 6(2：1)40 =216.67 注意：由于燃烧

23、反应快速而剧烈，又释放大量气体，热量损失较多，所以燃料应适当过量以提供足够的热量，这样有利于发光材料产物晶相的生成和产物发光亮度的提高。 4. 燃料用量的影响 随用量增多，有两个互为相反作用共同影响性能，即“燃料放气” 和 “燃料放热” 特性。两因素共同作用，互相竞争。 对颗粒尺寸的影响 “燃料放气”特性：用量增多，燃烧所释放气体量增多，反应物质被气流分散的程度提高，即液滴分散地更小，液滴干燥后剩下的非挥发成分更少，因此产物的颗粒尺寸也就越小； “燃料放热”特性：用量增多，燃烧所释放热量增多，温度更高，晶粒团聚生长速度更快，因此产物的颗粒尺寸也就越大。 对发光性能的影响 “燃料放气”特性：燃料

24、用量增多，气流更猛烈，晶粒发育所需的物质聚集程度降低，产物的表面缺陷增多，即晶粒发育不完善，因此产物的发光性能变差。 “燃料放热”特性：燃料用量增多，燃烧释放热量更多，温度更高，晶粒发育得更为完善，因此产物的发光性能更好。 19. Sol-Gel法基本特点 较低的反应温度，一般为室温或稍高温度，大多数有机活性分子可以引入此体系中并保持其物理和化学性质。 由于反应是从溶液开始，各组分的比例易得到控制，且达到分子水平上的均匀。 由于没有了球磨工艺，能避免杂质的引入，可保证终产品的纯度。 可根据需要，在反应不同阶段，制取薄膜、纤维或块状等功能材料。 20.Sol-Gel法制备发光材料的一般特点 降低

25、烧结温度。既节省能源，又能避免由于高温烧结而从反应器外部引入有害杂质。(原因)反应从溶液开始，达分子水平均匀，且纳米微粒尺寸小、表面能高，因此晶化温度比高温固相法低很多。 反应从溶液体系开始，因而激活离子能较均匀分布在基质晶格中，利于找到发光体发光强度最大时的激活离子最低浓度。 纳米粉或超微粉，粒度小、尺寸均匀、分散性好。 21.水热合成法优点 合成温度低、条件温和、含氧量小、缺陷不明显、体系稳定等。 22.微波合成法特点优点 优点：受热均匀、省时节能、热惯性小。 缺点：原料大多数极少吸收微波。必须采取一定措施才能有效利用微波。 合理选择和利用是关键。 23.什么是气体放电？ 通常，气体不导电

26、。在特定条件下(强电场、光辐射、粒子束轰击、高温加热等)，气体分子电离，产生自由移动的带电粒子，在电场作用下形成电流。电流通过气体的现象称为气体放电。 24. 气体放电为什么伴随辐射效应？ 在电离气体中，存在各种中性粒子和带电粒子，它们间存在着复杂的相互作用，带电粒子不断地从电场中获得能量，并通过各种相互作用把能量传递给其他粒子。 激发粒子自发返回基态 电离气体中正、负粒子复合 发出电磁辐射 带电粒子在离子场中减速 25.低压汞灯高压汞灯特点应用 低压汞灯 充气特点： 汞蒸气压极小。例：38mm 汞0.8Pa 400Pa惰气 低压汞灯 放电特点：放电中汞被激发，返基态时发出紫外线。 85 25

27、4nm 12185nm 3较大紫外光或可见光 因而不涂荧光粉的汞灯的光效很低，只有25 1m/W，不能直接作为照明光源。 低压汞灯 应用： 加透紫外玻璃外壳 制成紫外光源 内壁涂荧光粉 制成低压水银荧光灯(荧光灯） 荧光灯特点：发光效率高、亮度分布均匀、发光柔和、热辐射小、寿命长、可以调整光色。 高压汞灯 充气特点： 为低压汞灯数千倍，通常 0.2 1 MPa。 高压汞灯 放电特点： 低压汞灯：85 254nm 12185nm 3较大紫外光或可见光 365.6nm 407.9nm、435.8nm、546.1nm、577579nm 差异原因 原子密度高，原子间相互作用大 压力加宽、碰撞加宽、多普

28、勒效应等现象，以致可见光区特征谱线明显。也存在254nm和185nm紫外辐射，但辐射能量大，易被吸收而产生二次激发，也产生可见光。 高压汞灯 应用： 紫外光源 照明光源：较高光效，发光体小，亮度高，适于室内外照明、道路照明、建筑物照明等 荧光灯 加荧光粉，以改善光色 红光成分太少，占总可见辐射1，与日光中红光比例相差甚远。 光色显蓝绿，显色指数低，不能呈现原有颜色，明显失真。 弥补：外壳内壁涂以365nm紫外激发下能产生红光的荧光粉，改善光色、提高光效。荧光高压汞灯。 26.三基色原理：只要荧光粉发出的可见辐射位于几个特殊的窄发射带，通过适当选择窄发射带的波长和调整这些发射带强度的比例，选取适

29、当的荧光粉，就可以获得自然界所有可以想到的颜色，就可以获得既有高光效又有好显色性的荧光灯。 26. 稀土金属卤化物灯用荧光粉 产生：最初只是为了提高高压汞灯的红色辐射成分，改善灯的光色，结果发现在高压汞灯中添加某些金属卤化物，能够提高光效和改善光色。 由于放电物质是金属卤化物金属卤化物灯。 特点：具有功率范围大、光效高、显色性好、寿命长等优点。 27. 为什么要充入金属卤化物(而非金属?)作为发光物质？ 金属卤化物的蒸气压高相同温度下几乎都比相应的金属高得多。如果充金属，金属原子浓度太低，不能产生有效辐射。 反应惰性金属卤化物在高温下不与石英玻璃发生反应，可避免金属单质对石英玻璃的腐蚀作用。

30、28.金属卤化物灯的放电辐射过程 灯点燃后，放电开始进行，这时灯只发出暗淡的光。 随放电继续进行，所产生的热量使玻璃外壳温度逐渐升高，在管壁工作温度达到1000K左右，金属卤化物迅速蒸发，因浓度梯度而向电弧中心扩散。 金属卤化物扩散到电弧高温中心后，分解为金属原子和卤素原子，金属原子在放电过程中受激而发射该金属的特征光谱。 与此同时，由于在电弧中心的金属原子和卤素原子浓度较高，它们又会向管壁扩散，管壁区域的温度远低于放电中心，金属原子和卤素原子相遇，又重新化合成卤化物。 生成的卤化物会再向放电中心扩散。 29金属卤化物灯中充汞的目的 充入汞的目的是使灯容易启燃，因为金属卤化物比汞难于蒸发。 刚

31、启动时，犹如高压汞灯；启动后，随金属卤化物的蒸发，放电辐射主导地位才转移到金属原子。 有些金属卤化物灯也可不充汞。 30.应用中，光色+ 显色性 表征光源颜色 光色：光源的颜色简称为光色。 即人眼直接观察光源时所看到的颜色。若所观察到的颜色与日光相同，则认为光源的色表好；若与日光差异很大，则色表不好。 光源的发光颜色 与 某温度黑体的发光颜色 相同或接近时，或光源的发光光谱 与 某温度黑体发光光谱 相同或接近时，这一黑体的温度 就可定义为 该光源的色温。 相关色温 ：当光源所发出的光的颜色 与 黑体在某一温度下辐射的颜色 接近时，黑体的温度就称为该光源的 相关色温，单位为K。 31显色性：光源

32、对物体真实颜色的呈现程度。 显色指数：物体由光源照明和由标准光源照明时，知觉色符合程度的度量就称作该光源的显色指数。 用 Ra 表示。 若光源显色性和标准光源相同，Ra为100； 若光源显色性越差，显色指数Ra 值越小。 31.长余辉发光材料的应用：主要用于隐蔽照明和紧急照明 枪瞄、指示标志等。例如战时，可做成敌向灯火管制时的指示标志，基本不会被敌人飞机发现。越南抗击美帝国主义侵略时，就应用了这种材料。 夜光涂料。用于飞机上，代替有放射性物质的夜光涂料。起飞前紫外激发涂有长余辉材料的仪表盘，能在几十分钟内保持最低限度的亮度，可以满足现代歼灭机飞行时的需要。 发电厂应急指示。重要场所，若机器夜间

33、发生故障暂时不能运转，而涂有长余辉发光材料的重要部件还能被看见，对抢修工作是极其有利的。 日常生活。高速公路、广告牌、公共汽车站牌、地下通道、紧急出口、电灯开关、插座、钟表字盘等。 32.长余辉发光机理 机理复杂，又缺乏直接实验手段进行测量。 目前被广泛采用发光模型： 空穴转移发光模型 氧空位模型 位形坐标模型等 各模型只是在一定程度上帮助解释实验现象。 普遍认可的稀土掺杂长余辉发光材料可能的发光机理： 激活剂离子 在基质晶格中 占据一定的晶格位置 由于激活离子价态或离子半径与所取代基质元素不同，致使晶格畸变，从而在整个晶格场中形成缺陷能级 激活剂离子彼此相距很远，这些能级不会扩大到整个晶体，

34、只是局部起作用，是局域能级 同样，辅助激活剂、敏化剂、共激活剂等引入，也会在晶格场中产生局域能级，且深度适中，能对运动的电子起势阱作用，因此这类能级称为陷阱能级 正是这些陷阱能级的存在，才使得材料具有长余辉发光的特性 33.上转换发光材料定义：1吸收光子的能量 小于 发射光子的能量2材料吸收低能量长波辐射长，发射高能量短波辐射3材料的发射谱带位于其相应激发谱带的短波边，满足这三条的称称反Stokes发光或上转换发光 34.上转换发光材料应用 35.上转换发光材料机制 1.单离子步进多光子吸收机制E22激活离子吸收一个光子，从基态跃迁至某激发态E1在E1又吸收一个光子E1，跃迁至更高激发态E21

35、=1+2从E2跃迁回到基态，E0产生短波长发光2.单离子直接多光子吸收机制E2E1=+=2E0激活离子同时吸收两个激发光光子，跃迁到激发态。3.合作敏化上转换机制E2E1E0=+=2两个激发态的敏化离子同时将能量传递给激活离子，激活离子跃迁至高激发态，再跃迁回至基态。4.多离子共协上转换被激发的D2通过共振能量D1在E1寿命期内，另一个一个红外光子被D2吸收，无辐射跃迁至某一发光能传递将激发能转给D1，使之红外光子又被D2吸收并传递级E2，返回基态，产生短波使之从基态跃迁至激发态。从基态激发态E1给D1，使之从E1再次被激发长发光跃迁至更高激发态E2E2E2E1=+=2E0D2敏化剂D1激活剂

36、 一个红外光子被D2吸收，使之从基态跃迁至激发态。 被激发的D2通过共振能量传递将激发能转给D1，使之从基态激发态E1 D1在E1寿命期内，另一个红外光子又被D2吸收并传递给D1，使之从E1再次被激发跃迁至更高激发态E2 无辐射跃迁至某一发光能级E2 D1在E1寿命期内，另一个红外光子又被D2吸收并传递给D1，使之从E1再次被激发跃迁至更高激发态E2 ，返回基态，产生短波长发光 35.电致发光：发光材料在电场作用下的发光；也叫场致发光；不产生热，直接将电能转换为光能。 36.电致发光显示的特点 器件结构中无电流通过，功率消耗全部用于发光； 响应时间可满足一般显示要求； 可制成任意形状、尺寸很大

37、的面光源或显示器件； 使用寿命长，可超过10000h； 器件薄且牢固，适用于使用空间受限制场合； 发光层表面性状对发光性能影响较大。 37.阴极射线发光激发过程的特点 激发能量大：通常使用电子束激发材料时,电子能量在几千ev以上，甚至几万ev，和光致发光相比这个能量巨大。 激发密度大：因为一个高速电子的能量是可见光子的几千倍，从能量观点看，它足够产生千百个光子，但这个过程很复杂。高速电子将“打掉”(离化)原子中的电子，并使它们获得很大动能，也成为高速电子，通常把这些电子称次级电子。这些次级电子又可产生次级电子。由于固体密度比气体大得多，产生的次级电子密度极大，次级电子最终将激发发光。因此，激发密度大。 38.固体激光材料组成部分：工作物质、激励源、光学共振腔 39.产生激光的条件 高能级原子数大于低能级原子数，才可能使受激辐射几率大于吸收几率，持续不断受激辐射。 粒子数反转产生的激光寿命短、弱，不实用，须经过光谐振器，使光子不断增殖，最后产生很强的位相相同的单色光，就是实用的激光。 40.LED几种方案 LED白光的三种发光原理