2008年江苏高中物理各种光源的发光原理
灯的发光原理
灯的发光原理
灯的发光原理是利用电能或化学能转化为光能的物理现象。
以下是各类常见灯的发光原理：
1. 白炽灯：白炽灯的发光原理基于物体加热后发出可见光。
白炽灯中的灯丝通电后会发热，达到一定温度时，灯丝开始发射可见光。
由于灯丝是在加热器内不断加热，因此发光是一个连续过程。
2. 荧光灯：荧光灯的发光原理是利用荧光材料吸收电能并发出可见光。
荧光灯内部有荧光粉涂层，当灯泡发出的紫外线或蓝光照射到荧光粉上时，荧光粉会被激发，然后自身发出可见光。
荧光灯的发光是一个间接发光的过程。
3. LED灯：LED灯的发光原理是通过半导体材料产生的电子
元件将电能转化为光能。
当电流通过半导体材料时，会导致半导体中的电子跃迁，从而产生光子。
这种光子发射产生的光谱是很窄的，因此LED灯的发光通常是单色的。
LED灯的发光
是一个直接发光的过程。
4. 气体放电灯：气体放电灯的发光原理基于气体放电的产生强烈的电磁辐射。
例如，氖灯中的氖气放电以及氙灯和汞灯中的氙气和汞蒸气放电都能产生可见光。
气体放电灯的发光是通过激发放电产生较高的能量粒子，进而使气体分子发射光子。
总的来说，不同类型的灯具利用不同的原理将电能或化学能转化为光能，从而实现发光效果。
光源发光原理
如40瓦白炽灯光通量400流明
照度
光源照射在被照物体单位 面积上的光通量大小。
单位: 勒克斯 lx 1勒克斯=1流明/1平米
Lumen m2
光强 光源在某一给定方向的立 体角内发射的光通量称为 该方向上的发光强度 光强是指在特定方向上的 光输出大小。
单位:坎德拉 candela (cd) 1cd=1 lm/sr sr-球面度
由于灯丝在不断地被气化，所以会逐渐变细，直至最后断开，这时一只灯泡的寿命也 就结束了，其寿命一般为1000小时。
在所有用电的照明光源中，白炽灯的效率是最低的，它所消耗的电能只有很小的部分， 即12％－18％可转化为光能，而其余部分都以热能的形式散失了。
2 卤素灯 1
钨 (W) 卤素原子 (X)
性照明
反射灯泡可以做聚光投 反射灯泡可用于重点照
射
明
体积小，亮度高，光色 较白，安装易，寿命较 商业空间之重点照明 普通灯光长
气体放电光源
3
气体放电光源（低气压）
荧光灯
工作原理:荧光灯是一种低气压汞蒸气气体放电灯,管内的汞蒸气在电离作 用下发射出紫外线，涂在灯管内表面的荧光粉将紫外线转换成可见光输出。 不同荧光粉决定了不同的色温和显色性。镇流器为灯提供合适的工作电流。
热致发光光源
x w
2
W + nX
WXn
3
4
WXn
W + nX
卤素灯和白炽灯相比，其特殊性就在于钨丝可以“自我再生”。卤素灯灯丝和玻璃外壳中充有一 些卤族元素如碘和溴。当灯丝发热时，钨原子被蒸发向玻璃管壁方向移动，在它们接近玻璃管时， 钨蒸气被“冷却”到大约800℃并和卤素原子结合在一起形成卤化钨（碘化钨、溴化钨）。卤化钨 向玻璃管中央移动，落到灯丝上，因为卤化钨很不稳定，遇热后就会分解成卤素蒸气和钨，这样 钨又在灯丝上沉积下来，弥补了被蒸发的部分。如此循环，灯丝的使用寿命就会延长很多，卤素 灯的体积也可以做得相对小巧。
射灯发光原理
射灯发光原理射灯，又称射流灯或聚光灯，是一种高亮度的光源，在舞台照明、建筑照明、影视拍摄等领域得到广泛应用。
射灯的发光原理与普通白炽灯不同，本文将介绍射灯的发光原理。
射灯的发光原理基于一种叫做“气体放电”的物理过程。
气体放电是一种在某些特定条件下，发生在气体中的电磁现象，它能够通过电离气体分子并使其发射光线。
射灯中的发光原理主要分为两种情况：一种是通过氩气的气体放电产生弧光放电，使灯内的金属钨丝加热并发出白炽光，这种射灯称为汽灯；另一种是通过高压气体的放电将气体分子电离，使其发射出可见的光线，这种射灯称为气体放电灯。
汽灯的工作原理是，电流通过气体放电在放电时产生的弧光热作用在钨丝上，使之加热到高温的同时也放射出大量的热辐射和光辐射。
钨丝的温度越高，辐射的能量就越大，光线也就越亮。
汽灯的发光机理就是依靠钨丝的高温辐射产生白炽光。
气体放电灯的工作原理则是，当高压电流通过灯内的气体时，在电场的作用下，气体分子受到能量的激励，发生电离并激发到高能态。
这些高能态的分子会通过自发辐射或碰撞激发其他分子，使其发射出可见光。
这样，灯内的气体就会发出彩色光线，形成了各种各样的颜色和光谱。
气体放电灯常见的有汞灯、氙灯、钨卤素灯等。
汞灯的工作原理是，在高压电流的作用下，气态汞分子电离并激发到高能态，然后发生自发辐射，释放出紫外线光线。
紫外线照射到汞蒸汽所在的管壁上的荧光粉层上，进而转化为可见光。
氙灯的发光机理和汞灯类似，是利用氙气分子的电离辐射产生可见光。
不同的是，氙灯的光谱范围更广，亮度更高，使用寿命更长。
钨卤素灯则是在气体放电的将钨丝或卤素灯丝中的卤素元素蒸发出来，使其与空气中的氧气发生化学反应，产生强烈的化学发光。
在以上几种射灯中，有一种叫做滤光片射灯，它的原理是将气体放电灯与几种不同颜色的滤光片组合，以便产生不同的颜色。
滤光片是由高级光学材料制成的，可以选择性地吸收和透过某些特定波长的光线，使其成为颜色滤光片。
光源的原理
光源的原理光源是指能够产生光的物体或设备，它是光学器件中的重要组成部分，广泛应用于照明、显示、通信、医疗等领域。
光源的原理是指光的产生机制和特性，下面将从几种常见的光源原理进行介绍。
首先，我们来谈谈白炽灯的原理。
白炽灯是一种利用金属丝加热发光的光源。
当电流通过灯丝时，灯丝受热发光，产生可见光。
白炽灯的原理是利用电阻发热的效应，使灯丝升温到足够高的温度，从而发出可见光。
然而，白炽灯的效率较低，发光时间短，逐渐被LED等新型光源所替代。
其次，LED的原理是固体发光二极管，其工作原理是电子与空穴复合发光。
LED是一种半导体器件，当电流通过LED时，正负载流子在PN结区域复合，释放出能量，产生光子，从而发出光。
LED具有高效率、长寿命、快速响应等优点，因此被广泛应用于照明、显示等领域。
另外，荧光灯的原理是利用荧光粉发光。
荧光灯内部充满稀薄的气体，当电流通过荧光灯时，激发气体中的汞蒸汽发出紫外线，紫外线照射到荧光粉上，使荧光粉发出可见光。
荧光灯具有高效、节能、寿命长等优点，是传统照明的重要替代品。
最后，激光的原理是利用受激辐射发光。
激光是一种特殊的光源，它具有单色性、方向性、相干性等特点。
激光的产生是通过受激辐射的过程，当光子与原子碰撞时，使原子从低能级跃迁到高能级，然后再自发辐射出更多的光子，从而形成激光。
激光具有广泛的应用领域，如激光加工、激光医疗、激光通信等。
综上所述，不同类型的光源具有不同的发光原理，它们在照明、显示、通信等领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，新型光源的研究和应用将会更加广泛，为人类生活带来更多的便利和美好。
光源的发光机理
光源的发光机理
光源的发光机理
普通光源的发光机理和激光的发光机理是一样的。
在玻尔氢原子理论看来电子在原子外的能量是不连续的，既著名的定态假设。
一个特定的能量状态可以看做对应一个特定的运动状态。
电子从一种定态转换到另一种定态（术语称为能态跃迁）时，它所拥有的能量将发生变化。
由于能量守恒，所以这个能量差值必定以其他形式释放，在光源中这就是光能。
一个电子的跃迁对应一个光子能量，这里可以假设成一小段光波动。
根据爱因斯坦的光子假说可以求出电子在能态跃迁时形成的光波波长。
普通光源中电子的跃迁以自发跃迁为主(就是无组织无纪律的跃迁)，各个光子之间频率相同但是偏振、相位均为随机，因此相干长度较小，不在特殊装置上一般不容易观测到干涉、衍射效应。
激光光源中的电子跃迁以受激辐射为主（可以看成有组织有纪律的跃迁），各个光子之间频率、偏振、相位均相同，因此相干长度长，不在特殊装置上也容易观测到干涉、衍射效应。
各种灯的发光原理
各种灯的发光原理
1. 白炽灯（Incandescent Light Bulb）发光原理
白炽灯的发光原理是通过通电加热来使灯丝发光。
当电流通过灯丝时，灯丝发热并达到高温，高温使灯丝发出可见光。
由于灯丝发热时会有能量损耗，因此白炽灯的能效较低。
2. 荧光灯（Fluorescent Light）发光原理
荧光灯的发光原理涉及气体放电和荧光物质的发射发光。
荧光灯内部包含一个气体（通常是氩气和氮气的混合物）和一层荧光粉涂层。
当电流通过荧光灯的电极时，气体发生放电产生紫外线辐射。
紫外线激发荧光粉，在可见光范围内产生发光现象。
3. LED（Light Emitting Diode）发光原理
LED的发光原理是通过电流通过半导体材料产生光电效应而
发光。
当电流通过LED的固态半导体结构时，电子和空穴重
新结合释放能量，这一过程产生的能量以光的形式发射出来。
由于LED采用了电固态发光，因此具有高能效、长寿命和快
速响应的特点。
4. 氖灯（Neon Light）发光原理
氖灯的发光原理是通过气体放电产生激发氖原子能级转变所发出的光。
氖灯将氖气（或氖气与其它气体混合）充填到玻璃管内，两端连接电极。
当高压电流通过氖气时，气体发生放电，在可见光波段产生橙红色的发光。
5. 激光器（Laser）发光原理
激光器的发光原理是利用受激辐射效应产生的高纯度、单色和
相干的光。
激光器的工作原理是通过把能量输入到增益介质（如气体、固体或液体）内部，使介质中的原子或分子受激跃迁，产生相干光子发射。
与其他类型的灯不同，激光器产生的光线是高度聚焦和定向的。
各种光源的发光原理和特性
各种光源的发光原理和特性
各种光源的发光原理和特性如下：
1. 白炽灯：白炽灯是一种常见的传统光源，其原理是通过将电流通入灯丝，使灯丝加热到非常高的温度，从而使灯丝发出可见光。
白炽灯的特点是光线温暖柔和，但效率较低，寿命相对较短。
2. 荧光灯：荧光灯是通过电流通入荧光灯管中的气体，使气体中的原子或分子激发，产生紫外线。
紫外线再照射到荧光粉上，激发荧光粉发出可见光。
荧光灯的特点是效率较高，寿命较长，但启动时需要一定的时间，且光线有些冷暗。
3. LED灯：LED灯是一种采用LED（发光二极管）作为光源的照明设备。
LED 通过电流与PN结的结合，产生光线。
LED灯的特点是效率极高，寿命非常长，而且可以发出不同颜色的光线。
此外，LED灯具备快速启动、调光控制和低能耗的优点。
4. 激光：激光是一种具有高能量、高亮度和一定的定向性的光线。
其发光原理是通过过程中的受激辐射，使原子或分子处于受激发射的态，从而发出与受激辐射具有相同频率的激光。
激光的特点是单色性好、光束聚焦能力强，并且可以用于很多应用领域，如医疗、通信和制造等。
以上只是一些常见的光源的发光原理和特性，还有其他一些特殊的光源如气体放
电灯、卤素灯、红外线灯等也有不同的发光原理和特性。
几种常见光源的发光机制
几种常见光源的发光机制
答：常见光源的发光机制有：白炽灯、卤素灯、荧光灯。
白炽灯
白炽灯通过钨丝加热，利用热辐射发光的光源。
从白炽灯的光谱上可以看出，从780nm的近红外开始慢慢递减直到紫色波长
380nm左右。
卤素灯
卤素灯的发光原理和白炽灯一样，只是在填充气体内添加微量卤素元素，是小型高效率的光源。
为了克服高温，玻璃材料也改成了石英玻璃或硬质的高硅氧玻璃...
荧光灯
荧光灯是一种阴级低压汞蒸气放电灯。
利用放电产生的紫外线，通过荧光粉转换成可见光的光源。
于1938年被美国GE公司的Inman等人实用化。
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用心 爱心 专心
各种光源的发光原理
居远志
高邮市第一中学 江苏 高邮 225600
摘 要: 本文从物理学中的量子角度分别阐述了生活中常见光源的发光原理．
关键词：量子力学 光 LED 燃烧
在教学过程中曾有学生问我白炽灯与日光灯的发光原理是怎样的,当时没有说的很详细,过后我查阅了大量的有关资料,发现了其中的发光奥秘并且还了解到其他一些光源的发光实质．在此想借助于本文和各位同仁一起分享我的成果．
量子力学的观点：
对于物质发光原理的描述有多种,在这里我紧从量子力学的观点来说明. 量子力学的观点认为:一般物质原子的能态是不连续的，正常情况下都处于基态，不会发光。
当原子吸收了足够能量，原子的核外电子运动到能量比较高的轨道，原子处于激发态，但不稳定，会向能级较低的激发态或基态跃迁，释放能量，发出不同频率的光。
原子获得能量有两种方式：第一种方式是原子与其它的粒子，如原子、电子等，碰撞获得能量；第二种方式就是直接吸收一个光子的能量。
原子激发后会跃迁到另一定态或电离，处于激发态。
下面就谈一谈几种常见的光源的发光原理。
一白炽灯的发光原理
白炽灯主要发光元件是灯泡中的钨丝,白炽灯灯丝中的钨原子一个紧挨一个，当电路接通电源时,在电路中形成电场,在电场作用下钨原子中的电子加速，经很短自由程后就会与原子碰撞，不能使原子激发发光，只能使原子热运动加剧，钨丝温度升高，少量获得较大动能的电二日光灯的发光原理
1.日光灯的构造:日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成
2.日光灯电路图:
3.日光灯的发光过程:
⑴ 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出辉光，产生的热量使U 型动触片膨胀伸长，电流通过。
⑵ 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U 型片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。
(3) 电源开关刚闭合时，日光灯管内的水银经灯管两端灯丝加热蒸发，形成稀薄的水银蒸汽，由于此时镇流器电流急剧减小，产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高压加在灯管两端，使汞原子电离出电子，电子加速后与汞原子碰撞，使气体迅速击穿，产生弧光放电，激发紫外线。
紫外线再激发涂在管壁上的荧光粉，发出柔和的光。
因此，日光灯荧光粉是通过第二种方式激发而发光的。
三LED 的发光原理
LED 是英文light emit- ting diode （发光二极管）的缩写, 发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的晶片，在p 型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层，称为 p-n 结。
其基本构造如图所示．
用心 爱心 专心 在图中LED 芯片接通电源,在电源的作用下电路中形成电场,由于电场的存在引起电路中电子的移动,使得电子注入到p-n 型的LED 芯片中的空穴中,由于电子注入时具有一定的能量,当能量足够多时使得电子处于激发态,它会自行跃迁到基态从而发光.然而这样发出的光再次打到YAG 荧光粉层上使荧光粉受激发光.
四荧光棒发光原理
荧光棒中的化学物质主要由三种物质组成：过氧化物（液体B ）、酯类化合物和荧光染料（液体A ）。
简单地说，荧光棒发光的原理就是过氧化物和酯类化合物发生反应，将反应后的能量传递给荧光染料，再由染料发出荧光。
荧光棒采用可折的塑料管中套入玻璃细管。
在折断过程中，玻璃细管中的液体A 流出，迅速与塑料管中的液体B 相混合，发生化学反应，在化学反应中放出的能量传递给荧光颜料分子，荧光颜料以可见光的形式释放能量(从高能态跃迁到较稳定的低能态)，从而把化学能转换为光能.
五燃烧发光原理
火对当今的我们来说已不陌生.火的使用及发展有着悠久的历史，我国上古关于遂人氏钻木取火的传说，欧洲古代关于普罗米修斯取火给人间的神话，以及各种考古发掘，间接或直接表明，人类祖先早在无文字时期就学会了用火．我国古书《庄子》中有“木与木相摩则然(燃)”的说法,恩格斯说过“人类学会了钻木取火之后,人才第一次使某种无生命的自然力为自己服务”.尽管对火的记载很多,但是它产生的原理是怎样的,大多数人还是不太清楚.这里我紧从物理学的角度来说一说:
一概念:各种强烈的放热反应或类氧化反应或其它强烈的放热反应,其中有基态和激发态的自由基、原子、电子及离子出现并伴有光辐射现象者,称为燃烧.
二原理:要对燃烧原理做到全面认识,我们首先要对燃烧过程跟踪.我以其飞教授的研究成(同步辐射单光子电离技术在燃烧中的应用)为依据,得出燃烧的实质是大物质从外界得到一定的能量(如点火时加热)时使物质从大的分子分解成小的分子,这些分子中包含基态和激发态的自由基、原子、电子及离子,其中处在激发态的自由基和电子就会自发的跃迁到基态同时释放光.以4CH 和O N 2燃烧为例,虽然在完全燃烧后的生成物只有两三种但在其燃烧过程中有NCO ,3CH ,32H C ,HCO ,52H C ,53H C ,73H C ,34H C ,54H C ,94H C …有几十种自由基,其中处于激发态的自由基向基态的自由基跃迁同时释放光子.
六小结
本文从物理学中的量子角度分别阐述了生活中常见光源的发光原理,当然具体的发光过程这里没有详细的描述,这里只是将不同光源发光的实质描述了一下,望此文对同仁和学生有所帮助.
参考文献：
[1]齐飞．燃烧:一个不息的话题．《物理》，2006，第１期．
[2]童诗白,华成英.模拟电子基础(第三版).高等教育出版社,2001
[3]程守洙,江之水.普通物理学(第五版). 高等教育出版社,2001。