应用之一:解释斯托克位移 应用之二:解释发光“热淬灭”效应 任何发光材料,当温度升高到一定温度时,发光 强度会显著降低。这就是所谓的发光“热淬灭” 效应(Thermal quenching effect)。利用图2 可以解释这一现象。在图2中,基态和激发态的 势能曲线交叉于E点。在该点,激发态的离子在 能量不改变的情况下就可以回到基态(E也是基 态势能曲线上的一点),然后再通过一系列的改 变振动回到基态的低能级上去。因此,E点代表 一个“溢出点”(Spillorer Point)。如果处 于激发态的离子能获得足够的振动能而达到E点, 它就溢出了基态的振动能级。如果这样,全部能 量就都以振动能的形式释放出来,因而没有发光 产生。显然,E点的能量是临界的。一般说来, 温度升高,离子热能增大,依次进入较高振动能 级,就可能达到E点。 发光中心基态和激发态的势能图 另外,在吸收了光以后,离子晶格有一定 弛豫,故平衡位置r 只有统计平均的意义,实际上是一个极小的区间,因此吸收光谱 就包括许多频率(或波长)而形成宽带。 这就是固体中离子光谱呈带状的原因。 在上述热淬灭现象的那种情况中,激发离 子通过把振动能传递给环境——基质晶格, 而失掉了其剩余的能量,返回到较低的能 级上。这种跃迁过程不发射电磁波,即光, 因而称为非辐射跃迁(nonrediative transition). 类似这种非辐射跃迁,在敏活磷光体的机 (nonrediativeenergy transition)。 图3说明这种情况。 应用之三:解释非辐射跃迁 PE敏活剂基态 激活剂基态 能量传递 非辐射能量散射 敏活过程 发光过程 某些杂质对发光材料有“毒物”作用,激发光因材料含有毒物而淬灭。毒物效应往往是以非辐射能传递方式起作用 的:能量或从敏活剂或激活剂传递到毒物上,而后者将能 量以振动能散射到基质晶格中,以致活性中心不能发光。 具有非辐射跃迁的离子有Fe 等,因而在制备磷光材料中应当杜绝这些杂质的存在。 应用之四:解释“毒物”作用 光致发光材料的常见应用 荧光灯 LED 激光 夜明设施 生物荧光标记 太阳能电池 荧光灯(日光灯、节能灯) 荧光灯(fluorescent lamp)是一种充有氩气的低气压汞蒸气的气体 放电灯,在低压汞蒸气放电过程中会产生大量的波长为253.7mm的紫 外线,以及少量波长为185nm的紫外线和可见光。在灯管表面涂有荧 光粉,可以将波长为253.7nm的紫外线转化为可见光。 荧光灯按外形结构可以分为两大类:直管型荧光灯和异型荧光灯。按 所涂荧光粉的不同又有日光色、冷色和暖色荧光灯之分。 LED 白光LED的制作方案 红、绿、蓝三色LED实现白光LED生产成本最高,由于三种颜色 的LED 量子效率不同,而且随着温度和驱 动电流的变化不一致,随时间的衰减速度也 各不相同,红、绿、蓝LED 的衰减速率依 次上升。因此,为了保持颜色的稳定,需要 对三种颜色分别加反馈电路进行补偿,导致 电路复杂,而且会造成效率损失。 固体激光器 激光器是受激发射光放大器。激光器发射的光就是激光。 激光束可用于加工高熔点材料,也可用于医疗、精密计量、测距、全息检测、农作物育种、同位 素分离、催化、信息处理、引发核聚变、大气污 染监测以及基本科学研究各方面,有力地促进了 物理、化学、生物、信息等诸多学科的发展。激 光器按其工作物质可以还分为固体激光器、气体 激光器和液体染料激光器。可见,激光工作物质 对激光器的发展起着决定性的作用。而固体激光 晶体的研究和发展是固体化学的一个重要领域。 激光晶体激活和发光过程:激活过程是将活化中心注入到激发态,称作激励。这样的活 化中心具有合理的寿命。换句话说,这些活 化中心受激后并不立即发射能量回到基态, 而是待激励遍及“全域”。因而激发态比基 态具有更多的活化中心。