其它光学现象.PDF

第五节 其它光学现象 一、固体发光 固体发光：固体材料吸收外界能量后发射出可见光或近可见光的现象。固体发射 光有两种方式：热光和冷光 热光：也叫热辐射，是将物体加热到一定温度而发光。温度越高，光频带中短波 成份越多 实际上，任何温度的物体都有热辐射，只不过在较低温度下辐射不强，而且辐射 出来的主要是人眼看不见的红外线。要靠热辐射有效地产生可见光，物体的温度 应该足够高 热辐射的机制：在一定温度下，物体中粒子或由它们构成的集团就有一定的处在 不同激发态上的分布。温度升高了，这种分布移向较高能量状态，也即处在较高 能量状态的机会多了，或者说几率增大了。在一定温度下，处在较高能量状态的 电子，跃迁到较低的能量状态时就发射出光子 1 太阳表面的温度高达5800℃，热辐射中的可 白炽灯是靠通电加热钨丝实现热辐 见光部分较强，因而给人眼的感觉是白色 射的，灯丝的温度不能太高，通常 只有2000℃左右，颜色偏黄 炉膛温度不是很高（~1400℃）， 因而辐射的颜色偏红 2 冷光：不需要提高物体的温度，而是通过吸收外界能量后使电子处于激发态，激 发态电子弛豫回到低能态并发射出可见光或近可见光的现象 冷光是物体在某种外界作用的激发下偏离热平衡态时产生的辐射，是一种非平衡 辐射 固体的发光一般指的是冷光发射 3 光的辐射是物体中电子从高能态往低能态的跃迁产生 的，物体要发光，首先就得使物体中的电子处于高能 态（即激发过程）。在热平衡时，电子在各能级上的 分布服从波尔兹曼分配定律： −Ei / kT （N 为处在能级E 的电 N Ne i i i 子数，N为总电子数） 如果温度不是很高，电子处于高能态的几率就很低 如果能使电子激发到某些更高的能态时，使电子在不同能态上的分布偏离热平衡 分布，那么，从这些高能态向低能态跃迁就会产生很强的光 发光就是物体把吸收的激发能转化为光辐射的过程。发光只是在少数中心进行， 不会影响物体的温度，也不需要加热物体，因此此类发光被看作“冷光” 4 热辐射与发光 （冷光）的本质区别：前者需要加热物体，而且物体内所有的原子 或分子的能量都得到提高；后者在激发时，只是物体中的个别中心从外界得到能 量，被激发到高能态，周围大量的中心仍处于未被激发的状态 发光体吸收能量（激发过程）的来源：物理能、机械能、化学能、生物能，相应 的有物理发光、机械发光、化学发光及生物发光 物理发光：可以通过光辐照、阴极射线、电场、高能粒子及x射线等方式实现，相 应的发光称为光致发光、阴极射线发光、电致发光等 光致发光：用光激发材料引起的发光，是发光现象中 研究得最多、应用也最广的一种现象。后汉书（公元 450年）中记载有“夜光壁”，在晚上能发光；1600年前 后，有一个醉心于炼金术的鞋匠，找来一些沉重的石 头，希望从中炼出黄金或者白银。但是，结果却炼出 了在阳光照射后能长时间发出红光的石头（磷光体 ） 5 二、光电效应 光电效应：光