【专题】动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用——Zeta电位测量 -------------------------------------------------------------------------------- 作者: 骑着蜗牛追火箭收录日期: 2009-11-28 发布日期: 2009-11-28 动态光散射基本原理及其在纳米科技中的应用——Zeta电位测量 前言：Zeta电位是纳米材料的一种重要表征参数。现代仪器可以通过简便的手段快速准确地测得。大致原理为：通过电化学原理将Zeta电位的测量转化成带电粒子淌度的测量，而粒子淌度的测量测是通过动态光散射，运用波的多普勒效应测得。 1.Zeta电位与双电层（图1） 粒子表面存在的净电荷，影响粒子界面周围区域的离子分布，导致接近表面抗衡离子（与粒子电。荷相反的离子）浓度增加。于是，每个粒子周围均存在双电层。围绕粒子的液体层存在两部分：一是内层区，称为Stern层，其中离子与粒子紧紧地结合在一起；另一个是外层分散区，其中离子不那么紧密的与粒子相吸附。在分散层内，有一个抽象边界，在边界内的离子和粒子形成稳定实体。当粒子运动时（如由于重力），在此边界内的离子随着粒子运动，但此边界外的离子不随着粒子运动。这个边界称为流体力学剪切层或滑动面（slippingplane）。在这个边界上存在的电位即称为Zeta电位。 ZETA电位是一个表征分散体系稳定性的重要指标。由于带电微粒吸引分散系中带相反电荷的粒子，离颗粒表面近的离子被强烈束缚着，而那些距离较远的离子形成一个松散的电子云，电子云的内外电位差就叫Zeta电位。也称电动电位（只有当胶粒在介质中运动时才会表现出来），实际上就是扩散层内的电位差。ξ电位较高时，粒子能保持一定距离消弱和抵消了范德华引力从而提高了颗粒悬浮系统的稳定性。反之，当ξ电位较低时，粒子间的斥力减小并逐步靠近，进入范德华引力范围内，粒子就会互相吸引、团聚。ξ电位与液体递质内的粒子质量分数有关，改变液体的pH值、增加体系的盐含量都会引起双电层压缩，改变粒子的ξ电位，降低颗粒间的静电排斥作用，从而影响颗粒悬浮系统的稳定性。 2.Zeta电位与胶体的稳定性（DLVO理论） 在1940年代Derjaguin, Landau, Verway与Overbeek 提出了描述胶体稳定的理论，认为胶体体系的稳定性是当颗粒相互接近时它们之间的双电层互斥力与范德瓦尔互吸力的净结果。此理论提出当颗粒接近时颗粒之间的能量障碍来自于互斥力，当颗粒有足够的能量克服此障碍时，互吸力将使颗粒进一步接近并不可逆的粘在一起。（图2） Zeta电位可用来作为胶体体系稳定性的指示： 如果颗粒带有很多负的或正的电荷,也就是说很高的Zeta电位,它们会相互排斥,从而达到整个体系的稳定性；如果颗粒带有很少负的或正的电荷,也就是说它的Zeta电位很低,它们会相互吸引,从而达到整个体系的不稳定性。 一般来说, Zeta电位愈高,颗粒的分散体系愈稳定，水相中颗粒分散稳定性的分界线一般认为在+30mV或-30mV，如果所有颗粒都带有高于+30mV或低于-30mV的zeta电位,则该分散体系应该比较稳定 3.影响Zeta电位的因素 分散体系的Zeta电位可因下列因素而变化: A. pH 的变化 B. 溶液电导率的变化
1．简述影响荧光效率的主要因素。 答：（1）分子结构的影响：发荧光的物质中都含有共轭双键的强吸收基团，共轭体系越大，荧光效率越高；分子的刚性平面结构利于荧光的产生；取代基对荧光物质的荧光特征和强度有很大影响，给电子取代基可使荧光增强，吸电子取代基使荧光减弱；重原子效应使荧光减弱。（2）环境因素的影响：溶剂的极性对荧光物质的荧光强度产生影响，溶剂的极性越强，荧光强度越大；温度对溶液荧光强度影响明显，对于大多数荧光物质，升高温度会使非辐射跃迁引起的荧光的效率降低；溶液pH值对含有酸性或碱性取代基团的芳香族化合物的荧光性质有影响；表面活性剂的存在会使荧光效率增强；顺磁性物质如溶液中溶解氧的存在会使荧光效率降低。 2．试从原理和仪器两方面比较荧光分析法、磷光分析法和化学发光分析法。 答：（1）在原理方面：荧光分析法和磷光分析法测定的荧光和磷光是光致发光，均是物质的基态分子吸收一定波长范围的光辐射激发至单重激发态，测量的是由激发态回到基态产生的二次辐射，不同的是荧光分析法测定的是从单重激发态向基态跃迁产生的辐射，磷光分析法测定的是单重激发态先过渡到三重激发态，再由三重激发态向基态跃迁产生的辐射，二者所需的激发能是光辐射能。而化学发光分析法测定的是化学反应物或反应产物受反应释放的化学能激发而产生的光辐射，所需的激发能是化学能。 （2）在仪器方面：荧光分析和磷光分析所用仪器相似，都由光源、激发单色器、液槽、发射单色器、检测器和放大显示器组成。由于在分析原理上的差别，磷光分析仪器有些特殊部件，如试样室、磷光镜等。而化学发光分析法所用仪器不同，它不需要光源，但有反应器和反应池及化学反应需要的恒温装置，还有与荧光和磷光分析仪器相同的液槽、单色器、检测器等。 3．如何区别荧光和磷光？其依据是什么？ 答：为了区别磷光和荧光，常采用一种叫磷光镜的机械切光装置，利用荧光和磷光寿命的差异消除荧光干扰或将磷光和荧光分辨开。 4．采取哪些措施可使磷光物质在室温下有较大的磷光效率？ 答：（1）在试液中加入表面活性剂，；（2）将被分析物吸附在固体的表面。 5．化学发光反应要满足哪些条件？ 答：（1）能快速地释放出足够的能量；（2）反应途径有利于激发态产物的形成；（3）激发态分子能够以辐射跃迁的方式返回基态，或能够将其能量转移给可以产生辐射跃迁的其它分子。 6．简述流动注射式化学发光分析法及其特点。 答：流动注射分析是一种自动化溶液分析技术，它是基于把一定体积的液体试样注射到一个连续流动着的载流中，试样在流动过程中分散、反应，并被载流带到检测器中，再连续记录其光强、吸光度、电极电位等物理参数。其特点是，具有很高的灵敏度和很好的精密度。1．谱线自吸对光谱定量分析有何影响？ 答：在光谱定量分析中，自吸现象的出现，将严重影响谱线的强度，限制可分析的含量范围。2．激发光源的作用是什么？对其性能有何具体要求？ 答：激发光源的作用是提供试样蒸发、解离和激发所需要的能量，并产生辐射信号；对激发光源的要求是：激发能力强，灵敏度高，稳定性好，结构简单，操作方便，使用安全。
RGB LED 与荧光粉式白光LED 浅谈 RGB 灯的成像原理RGB 灯是以三原色共同交集成像，此外，也有蓝光LED 配合黄色荧光粉，以及紫外LED 配合RGB 荧光粉，整体来说， 这两种都有其成像原理，但是衰减问题与紫外线对人体影响，都是短期内比较难解决的问题，因此虽然都可以达到白光的需求，却有不同的结果。RGB 在应用上，明显比白光LED 来得多元，他举例，如车灯、交通号志、橱窗等，需要用到某一波段的灯光时，RGB 的混色可以随心所欲，相较之下，白光LED 就比较吃亏，因此当然在效果上比较强。从另一方面上来说，如果用 在照明方面RGB LED 灯又会比较吃亏，因为用在照明方面主要还得看白光的光通量，寿命及纯色方面，目前来讲RGB LED 灯主要还是用在装饰灯方面。从看到使用荧光粉的白光LED 前途无亮，就已经宣布放弃这条产线的美光源 总经理林竹轩，特别表示，不只是光衰减的问题，其它问题也是一大主因。他清楚的表示，白光LED 在清晰度与色纯度都明显逊于RGB 之下，他并表示，RGB 在重迭恰当的状态下，整体呈现的亮度与清晰度是荧光粉白光LED 的五倍，此外，光衰减的问题，芯片造价贵，也都是他看好RGB 灯的一大主因。 喜欢高画质的人，应该不难发现，某些LED 背光板出现的颜色特别清楚而鲜艳，甚至有高画质电视的程度，这种情形，正是RGB 的特色，标榜红就是红、绿就是绿、蓝就是蓝的特性，在光的混色上，具备更多元的特性，就像画家的调色盘一样随心所欲，将最真实的彩色世界完美呈现，妆点美丽人生。在RGB 分开时单独控制，虽然可以直接控制，混色也不错，但是要达到混的白光相当纯正是一大问题，虽然造价贵，但相对来说质量也比较好，至于白光LED 灯来说，虽然造价便宜，可以直接取代CCFL,成为LED 的主要技术，但是相 对来说，因为波长频率的问题而封装在一起，这样散射出来的情况也会不稳定。
激光光散射技术及其应用 Laser Light Scattering System Technology and Application BROOKHA VEN INSTRUMENTS CORPORATION (BEIJING OFFICE) 地址：北京市海淀区牡丹园北里甲1号中鑫嘉园东座A105室美国布鲁克海文公司公司北京技术服务中心 邮编：100083 电话：8610-62081909 传真：8610-6208189
激光光散射技术和应用 近年来，光电子和计算机技术的飞速发展使得激光光散射已经成为高分子体系和胶体科学研究中的一种常规的测试手段。现代的激光光散射包括静态和动态两个部分。在静态光散射中，通过测定平均散射光强的角度和浓度的依赖性，可以得到高聚物的重均分子量M w，均方根回旋半径R g和第二维利系数A2；在动态光散射中，利用快速数字相关器记录散射光强随时间的涨落，即时间相关函数，可得到散射光的特性弛豫时间τ，进而求得平动扩散系数D和与之对应的流体力学半径R h。在使用过程中，静态和动态光散射有机地结合可被用来研究高分子以及胶体粒子在溶液中的许多涉及到质量和流体力学体积变化的 过程，如聚集和分散、结晶和溶解、吸附和解吸、高分子链的伸展和卷缩以及蛋白质长链的折叠，并可得到许多独特的分子量参数。 一、光散射发展简史： Tynadall effect（1820-1893） 1869年，Tyndall研究了自然光通过溶胶颗粒时的散射，注意到散射光呈淡淡的蓝 色，并且发现如果入射光是偏振的，这散射光也是偏振的。Tyndall由此提出了19 世纪气象学的两大谜题：为什么天空是蓝色的？为什么来自天空的散射光是相当偏 振的？ James Clerk Maxwell (1833-1879) 解释了光是一种电磁波，并正确地计算出光的速度。 Lord Rayleigh(1842-1919) 1881年，Rayleigh应用Maxwell的电磁场理论推导出，在无吸收、无相互作用条件下，光学各向同性的小粒子的散射光强与波长的四次方成反比。并解释了蓝天是太阳光穿透大气层所产生的散射现象。 Abert Einstein(1879-1955) 研究了液体的光散射现象。 Chandrasekhara V.Raman (1888-1970) 1928年，印度籍科学家Raman提出了Raman 效应（也称拉曼散射），即光波在被散射后频率发生变化的现象。 Peter Debye（1884-1966） 延续了 Einstein的理论，描述了分子溶解于溶剂中所产生的光散射现象，提出用Debye plot 。1944 年，Debye利用散射光强测得稀溶液中高分子的重均分子量。 Peter Debye Lord Rayleigh Tyndall effect
初二物理光学知识点【初二物理透镜及其应用的知识点】 一、光的折射 1、定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化;这种现象叫光的折射现象。 2、光的折射定律：三线同面,法线居中,空气中角大,光路可逆。 ⑴折射光线，入射光线和法线在同一平面内。 ⑵折射光线和入射光线分居与法线两侧。 ⑶光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于近法线折射。 光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。 光从空气垂直射入(或其他介质射出)，折射角=入射角= 0 度。 3、应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置高 练习：☆池水看起来比实际的浅，是因为光从水中斜射向空气中时发生折射，折射角大于入射角。 ☆蓝天白云在湖中形成倒影，水中鱼儿在云中自由穿行。这里我们看到的水中的白云是由光的反射而形成的虚像，看到的鱼儿是由是由光的折射而形成的虚像。 二、透镜 1、名词： 透镜：由透明材料磨制而成，两个折射面都是球面，或一面是球面另一面是平面的透明体。 凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等; 凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜，如：近视镜片; 主光轴：通过两个球面球心的直线。 光心：(O)即薄透镜的中心。 性质：通过光心的光线传播方向不改变。 焦点(F)：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。 焦距(f)：焦点到凸透镜光心的距离。 2、典型光路 三、凸透镜成像规律及其应用 1、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。 若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内;②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度;④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。 2、实验结论：(凸透镜成像规律) F分虚实,2f大小,实倒虚正, 具体见下表: 3、对规律的进一步认识： ⑴u=f是成实像和虚象，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。
一、光的折射：光从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象就做光的折射。 注：光在同种介质中传播，当介质不均匀时，光的传播方向也会发生偏折。 理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。 注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射 二、光折射要注意事项 光折射中，我们要注意以下几点： ①光能射入某种介质，则这种介质一定是透明的。否则光只会被反射。 ②在两种介质的交界面上，如果是透明的介质交界面会发生两种光现象：折射和反射。如果介质不是透明的，比如钢板等等，就只会发生“反射”。 ③光的传播方向一般会发生变化，但特殊情况下，光垂直入射时，传播方向将不变化，也就是说，折射不一定都“折”。 三、光的折射现象和应用 (1)生活中很多现象都与折射有关：水中鱼的位置看起来比实际的高一些;由于光的折射，池水看起来比实际的浅一些;透过厚玻璃看钢笔，笔杆好像错位了;从水下看岸上的物体，好像变高了。 (2)人们利用光的折射制成了三棱镜、还制成各种透镜来成像。 四、光的折射规律 ①光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角; ②光从其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角; ③光垂直界面射入时，传播方向不改变;此时入射角等于折射角等于0。 ④光的折射现象例子：海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯;看见落到地平线下的太阳;叉鱼的时候瞄准鱼的下方。 五、光的折射定律 定律：光从空气斜射入水或其他介抽中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧;折射角小于入射角;入射角增大时，折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变，在折射中光路可逆。
白光LED与荧光粉之特性探讨 照明（Lighting）与显示（Display）是现今光电产业中两项极为重要的发展领域，而全球的化石能源日益枯竭，环境污染也日趋严重，能同时符合“节能”与“环保”双重特性的白光LED（Light emittingdiode），其在照明与显示装置的应用潜力，近年来的确受到高度的瞩目及重视。 白光LED因具有节能与环保的双重特性，一般认为会是取代热炽灯与荧光灯的革命性光源；而荧光材料则是照明与显示装置的关键材料，尤其是自从高亮度LED蓬勃发展以来，再度又受到高度的重视。白光LED具有数种可行的制作方式，其中利用荧光粉所制作的白光LED，因具有制作简单、驱动容易、成本低廉等多项优点，未来于照明与显示等各项应用中，势必将会扮演相当重要的角色。 目前有三种较普遍的方法去制作白光LED，第一种是将红光、绿光、蓝光，三色做混光；第二种是利用紫外光 LED发光然后通过红色、绿色、蓝色的荧光粉，而混合出白光；第三种则是利用蓝光打在黄色荧光粉上，混合出白光。现今之高亮度LED多数系利用多元磷化物（如InGaAlP等）或氮化物（如InGaN等）等半导体材料制作而成，其发光颜色因受发光机制与材料能隙的限制，故皆属于窄波宽的单色光。然就照明与显示之应用而言，则多数需要使用白色光源，倘若利用LED来制作白色光源，必需应用光色组合的技术，始能达成获得白
光的目的。目前在白光LED之光色组合的各种可行技术当中，利用单芯片LED（Single-chip LED）结合各类型荧光材料来进行光色转变及混光作用，可谓是一种最便捷、最节省成本的方法，而其中应用无机物荧光粉（Phosphor）所制作的白光LED，一般又称为PC-White-LED （Phosphor- converted white-LED）。 LED（Blue-LED＋Yellow phosphor）而言，有文献资料指出，目前此类白光LED之放射光谱中，蓝光波段部份约占白光总光能的31％，而经由荧光粉转换的黄光则占有白光总光能的69％的比例。 另一方面，若以UV-LED结合荧光粉所制作的白光LED（UV-LED ＋R/G/B phosphors等）而言，来自UV-LED的紫外线乃全部经由荧光粉的转换而形成可见光，故经由荧光粉转换的光能，几乎接近白光总光能的100%。根据上述分析，可以清楚地了解荧光粉在单芯片白光LED所占有的重要性及地位。 白光LED 白光LED最早乃是以蓝光LED搭配“钇铝石榴石”（YAG:Ce3+；Yttrium Aluminum Garnet dopedwith Ce3+ activator）之黄光荧光粉所制成，此类白光LED的推出引起全球的瞩目，也肇始了LED应用的新纪元。事实上，白光LED除了前述之蓝光LED加上黄光荧光粉的制作方式之外，尚可以蓝光LED加上绿／红光或其它组合之荧光粉，抑或是以UV-LED加上蓝／绿／红光或其它组合之荧光粉而制成。
光学知识点 光的直线传播．光的反射 一、光源 1．定义：能够自行发光的物体． 2．特点：光源具有能量且能将其它形式的能量转化为光能，光在介质中传播就是能量的传播． 二、光的直线传播 1．光在同一种均匀透明的介质中沿直线传播，各种频率的光在真空中传播速度：C＝33108m/s； 各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即v<C。 说明： ①直线传播的前提条件是在同一种介质，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如从空气进入水中（不是同一种介质）；“海市．．．．． 蜃楼”现象（介质不均匀）。 ②同一种频率的光在不同介质中的传播速度是不同的。不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。根据爱因斯坦的相对论光速不可能超过C。 ③当障碍物或孔的尺寸和波长可以相比或者比波长小时，发生明显的衍射现象，光线可以偏离原来的传播方向。 ④近年来（1999-2001年）科学家们在极低的压强（10-9Pa）和极低的温度（10-9K）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止运动。2．本影和半影 （l）影：影是自光源发出并与投影物体表面相切的光线在背光面的后方围成的区域． （2）本影：发光面较小的光源在投影物体后形成的光线完全不能到达的区域．（3）半影：发光面较大的光源在投影物体后形成的只有部分光线照射的区域．（4）日食和月食：人位于月球的本影/ ③入射光也可以是平行光。 以上各种情况下，入射光线经眼睛作用后都能会聚到视网膜上一点，所以都能被眼看到。 三、光的反射 1.反射现象：光从一种介质射到另一种介质的界面上再返回原介质的现象．2．反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面光的折射、全反射 一、光的折射 1．折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生改变的现象．．2．折射定律：折射光线、入射光线跟法线在同一平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦成正 比． 3．在折射现象中光路是可逆的． 二、折射率 1．定义：光从真空射入某种介质,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,叫做介质的折射率．注意：指光从真空射入介质． 2．公式：
白光LED用红色荧光粉研究 一、研究背景 １.LED简介 ·高效节能：理论上可达300lm/W ·无污染：无汞 ·寿命长：10万小时 ·响应快：< 60纳秒 ·体积小 21世纪绿色光源，现代照明的发展趋势 2.白光LED的产生方式 3.LED用红色荧光粉简介 ·补偿LED的红色缺乏，特别是在“blue LED + YAG:Ce” 器件中以实现低色温和高显色性。 ·目前报道的和应用的红色荧光粉主要有:(Ca,Sr)S:Eu, Y2O3:Eu, Y2O2S:Eu, YVO4:Eu, 3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Eu, MxSiyNz:Eu (M=Ca, Sr, Zn) ·一直以来，红色荧光粉不是稳定性差就是效率低，已是LED乃至白光LED发展的瓶颈。
二、(Ca1-xSrx)S:Eu 红色荧光粉 ·Yunsheng Hu, Weidong Zhuang* et al. Preparation and Luminescent Properties of (Ca1-x,Srx)S:Eu2+ red-emitting phosphor for White LED. J. Lumin. （SCI）, 2005, 111(3): 139-145 ·胡运生,庄卫东*等. Sr/Ca比变化对红色荧光粉(Ca1-xSrx)S:Eu2+的影响. 中国稀土学报, 2004, 22(6): 854-857 1.样品制备工艺 2.添加剂的影响
添加剂掺杂量对样品发射强度的影响 添加剂直接加入到原料中，可以减缓荧光粉的焙烧，从而使得样品保持粉末状，可被直接使用，因此可以省略焙烧后的研磨工段（研磨引起热应力和位错而降低样品的发射） 3.XRD 分析 左图:分别采用硫化物（a）和硫酸盐（b）合成SrS:Eu 的XRD图谱；右图:不同Sr/Ca比下 (Ca1-xSrx)S:Eu的XRD图谱
荧光粉发展现状与趋势 首先因为LED只能发单色光,所以白光LED主要是由以下方式混合出来。 方法1为多晶片混光技术，分别把红、蓝、绿3晶片或蓝光、黄光双晶片固定于同一封装体内部，再经由调整各晶片的电流大小，调整各晶片的出光量来控制混光比例，以达到混成白光的目标。其中又以红、蓝、绿多晶片混光技术呈现的色彩饱合度及演色性(Color Rendition)最佳，但还须克服晶片光衰程度、热源过度集中产生散热封装等问题。若有任何一晶片提早失效，就无法得到所需白光的光源。 方法2是以紫外光LED激发均匀混合之蓝色、绿色、红色萤光粉，使其激发出一定比例之3原色进行混光而输出白色。三波长白光发光二极体具有高演色性优点，但却有发光效率不足及混光不均的缺点。 方法3在蓝光LED的周围= 充混有黄光YAG(Yttrium Aluminum Garnet)萤光粉的胶，并使用波长为400~530nm的蓝光LED，发出光线激发黄光YAG萤光粉产生黄色光，但同时也与原本的蓝光混合，进而形成蓝黄混合之二波长的白光。 然后我主要介绍的是方法二, 荧光粉涂敷光转变法是制造白光LED 的主要途径之一,目前已经商业化的产品绝大多数是用这种方法制造的。在这种方法中,荧光粉作为光的转换物质,所起的作用是至关重要的,它直接影响白光LED产品的发光效率、使用寿命、显色指数、色温等主要指标。随着LED 芯片技术的突破,LED 发光效率将逐步接近其理论发光效率,荧光粉的性能好坏将直接决定LED 光源的产品性能。目前能够匹配蓝光、近紫外光或其它芯片的荧光粉还不多,需要开发发光效率高、使用寿命长、显色指数高、物理性能和化学性能更加稳定、制备工艺更为简单的荧光粉。 通过激发荧光粉来形成白光。 在实现白光LED的各种方法中，荧光粉转换法是已经得到应用并且具有潜力的方法。PC—LED的发光原理是：在低压直流电的激发下，Ga(In)N芯片发射蓝光(～460nm)或近紫外光(～395nm)，激发涂覆在芯片上面的荧光粉发射出可见光，并混合组成白光。 优点是成本低和容易生产,缺点是光效较低，且发光的均匀度不好，光谱成分中 缺少红光，造成色温偏高。 白光LED的荧光粉，主流是与蓝色组合使用的黄色荧光粉。而现在，正逐渐向发出红色光和绿色光的荧光粉过渡。 黄色荧光粉 31411 硅酸盐体系的Srx EuySiO5 该荧光粉随着Eu2 + 掺杂浓度的增加,发射峰强度逐渐增大,当Eu2 + 的浓度为0103 时,Sr2197 Eu0103 SiO5有最大值,而随着Eu2 + 掺杂浓度的进一步增加,发 射峰强度明显减弱。同时,发射光谱峰值随Eu2 + 浓度的增加先红移(Sr2195 Eu0105 SiO5 在Eu2 + 浓度为0105 时
影响荧光强度的因素 1.荧光的减退 荧光物质经紫外线长时间照射及空气的氧化 作用，会使荧光逐渐减退。 2.荧光强度与溶液浓度的关系 在稀溶液中：F＝Kc F 为荧光强度 K—检测效率（由仪器决定）c 为液体的浓度 高浓度时，荧光物质发生熄灭和自吸收现象，使F与c不呈线性关系 3.温度的影响 温度对荧光强度的影响较敏感。溶液温度 下降时，介质的粘度增大，荧光物质与分子的 碰撞也随之减少，去活化过程也减少，则荧光 强度增加。相反，随着温度上升，荧光物质与 分子的碰撞频率增加，使去活化几率增加，则 荧光强度下降。 4. pH的影响 带有酸性或碱性官能团的大多数芳香族化 合物的荧光一般都与溶液PH值有关，例如：在 pH=7~12的溶液中苯胺以分子形式存在，会发出 蓝色荧光；而在pH<2或pH>13的溶液中苯胺以离 子形式存在，都不会发出荧光。同时所用酸的种 类也影响荧光的强度，例如：奎宁在硫酸溶液中 的荧光比在盐酸中的要强。 5.溶剂 许多有机物及金属的有机络合物，在乙醇 溶液中的荧光比在水溶液中强。乙醇、甘油、 丙酮、氯仿及苯都是常用的有机溶剂，其中大 多有荧光，应设法避免；一般避免的办法是稀 释，或加入一部分水。 6.荧光强度达到最高点所需要的时间不同，有 的反应加入试剂后荧光强度立即达到最高峰。有 的反应需要经过15~30分钟才能达到最高峰。 7.有机溶剂中常有产生荧光的杂质，可用蒸馏法提纯。橡皮塞、软木塞及滤纸中也常有能溶于溶剂的一些带荧光的物质。 注意事项 ①在实验中，拿比色杯要拿4个棱角，切勿 拿光滑的透光面，以免影响检测效果 ②比色杯用后，应用醇或其它有机溶剂浸 泡。 ③氙灯长时间使用（1000h以上）后可能 会发生爆炸，所以保证期（500h）以后，应及 时更换。 ④在安装或更换氙灯时，应确认电源开关
初二物理光的折射知识 点总结 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
初二物理光的折射知识点总结 1、光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射 理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。 注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射 2、光的折射规律：光从空气斜射入水或其他介质中时，折射光线与入射光线、法线在同一平面上，折射光线和入射光线分居法线两侧；折射角小于入射角；入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不变，在折射中光路可逆。 理解：折射规律分三点：（1）三线一面（2）两线分居（3）两角关系分三种情况：①入射光线垂直界面入射时，折射角等于入射角等于0°；②光从空气斜射入水等介质中时，折射角小于入射角；③光从水等介质斜射入空气中时，折射角大于入射角 3、在光的折射中光路是可逆的 4、透镜及分类 透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，且透镜厚度远比其球面半径小的多。 分类：凸透镜：边缘薄，中央厚 凹透镜：边缘厚，中央薄
5、主光轴，光心、焦点、焦距 主光轴：通过两个球心的直线 光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变。（透镜中心可认为是光心） 焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示 虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。 焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“f”表示。 每个透镜都有两个焦点、焦距和一个光心。 6、透镜对光的作用 凸透镜：对光起会聚作用（如图） 凹透镜：对光起发散作用（如图） 7、凸透镜成像规律 物距成像大小像的虚实像物位置像距应用（u） ( v ) u > 2f 缩小实像透镜两侧 f < v <2f 照相机 u = 2f 等大实像透镜两侧 v = 2f f < u <2f 放大实像透镜两侧 v > 2f 幻灯机 u = f 不成像
白光LED荧光粉概述 1 引言 在全球气候变化和能源紧张的背景下，节约能源、保护环境成为当今时代的主流，其中寻求高节能的照明光源已受到高度重视. 白光发光二极管(Light EmittingDiode, LED)具有发光效率高、能耗低(仅为白炽灯的1/8)、寿命长(可达10 万h)、无污染等诸多优点，已广泛应用于城市景观照明、液晶显示背光源、室内外普通照明等多种照明领域[1–20]，被认为是替代白炽灯、荧光灯的新一代绿色照明光源. 目前，获取白光LED 的主要有效途径有以下几种：(1)蓝色LED 芯片与可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉结合组成白光LED[23.27]. 荧光粉吸收一部分蓝光，受激发发射黄光，发射的黄光与剩余的蓝光混合，通过调控二者强度比，从而获得各种色温的白光； (2)采用发紫外光的LED 芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色的荧光粉，产生多色混合组成白光LED. 制备白光发光二极管大多离不开稀土荧光粉，主要有黄色荧光粉、红色荧光粉及三基色荧光粉等，因此获得化学性质稳定和性能优异的荧光粉成为实现白光LED 的关键. 本文综述了白光LED 用荧光粉的发光机理、制备方法、各种体系荧光粉及荧光粉的性能表征做了较为详细的阐述. 2 荧光粉的发光机理 发光是物质吸收的外部能量转换成光辐射的过程，是热辐射之外的一种辐射，持续时间超过光的振动周期(10?11 s). 发光材料大多数都是晶体材料，其发光性能与合成过程中化合物(发光材料基质)晶格中产生的结构缺陷和杂质有关，这种局部不完整破坏了晶体晶格的规则排列，从而形成了缺陷能级. 在外部光源激发作用下，电子就会在各种能级间跃迁，从而产生发光现象.目前，获取白光LED 的主要途径为光转换型，即利用波长为430~470 nm的InGaN 基蓝光LED 和可被蓝光有效激发的掺杂稀土的钇铝石榴石Y3Al5O12(YAG)荧光材料结合组成白光发光材料. 研究[28]发现，当YAG 的晶体结构中均匀掺入稀土元素时，其发光性能会有很大的提高. 以Ce 为例，由于其发光是由电子的5d?4f 跃迁引起的，跃迁能量受晶体环境影响较大，掺入Ce 不但可显著提高YAG 荧光材料的光转化效率和光通量，降低材料色温，还可通过调节发射光谱位置，适应不同白光色度要求. 刘如熹等[29]证实了这一理论，当YAG 中掺入稀土元素Ce 时，激发的黄光强度随Ce 含量增大而增加；Gd 取代Y 后，发射主峰有红移趋势；Ga 取代Al 时，发射主峰有蓝移趋势. 因而通过调节掺杂元素的种类及含量就可使发射主峰在一定波长内发生变化，见图1(a). 然而，此类荧光粉还存在着显色性较差、发光效率不够高、难以满足低色温照明要
高三物理《光的反射和折射》知识点总 结 www.5y kj.co m .光的直线传播 光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像，影的形成，日食和月食都是光直线传播的例证。 影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影，在本影区域内完全看不到光源发出的光，在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影，非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关，发光面越大，本影区越小。 日食和月食: 人位于月球的本影内能看到日全食，位于月球的半影内能看到日偏食，位于月球本影的延伸区域能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时，人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时，看到的是月偏食。 2.光的反射现象---:光线入射到两种介质的界面上时，其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象。 光的反射定律: ①反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线
和入射光线分居于法线两侧。②反射角等于入射角。 反射定律表明，对于每一条入射光线，反射光线是唯一的，在反射现象中光路是可逆的。 3.★平面镜成像 像的特点---------平面镜成的像是正立等大的虚像，像与物关于镜面为对称。 光路图作法-----------根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。 充分利用光路可逆-------在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。 4.光的折射--光由一种介质射入另一种介质时，在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射。 光的折射定律---①折射光线，入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居于法线两侧。 ②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比，即sini/sinr=常数。在折射现象中，光路是可逆的。 ★5.折射率---光从真空射入某种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的折射率，折射率用n表示，即n=sini/sinr。 某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即n=c/v，因c>v，所以任何介质的折射率n都大于1.两种介质相比较，n较大的
白光LED用荧光粉的研究现状与发展方向 吕学谦新特能源股份有限公司乌鲁木齐市830000 摘要 应用荧光粉作为发光转换材料的白光LED具有节能、环保、体积小和发光时间长等这些优点，是最有前景的下一代固体发光光源。与目前普及使用的荧光灯相比，荧光转换的白光LED灯研发的主要优点是具有较高的发光效率，颜色稳定性和优异的显色指数。为了达到上述的特点，其根本途径就是改善荧光粉的发光性能。全面的了解荧光粉的发光现状、影响因素和现阶段主要研发的荧光粉类型对增进荧光粉的研究具有重要的意义。本文首先简单介绍白光LED荧光粉发展历程，然后介绍目前的合成和制备技术，再着重分析蓝光LED激发的荧光粉和紫外LED激发的荧光粉的发展现状，最后讨论所面临的挑战和发展方向。 关键词：荧光粉，白光LED，研究现状 Current situation and development trend of the fluorescent powder for white light LED Lv Xueqian XINTE ENERGY CO.,LTD Urumqi 830000 Abstract: Light emitting white light LED conversion material application as fluorescent powder has the advantages of energy saving, environmental protection, small volume and long luminous time etc. these advantages, is the next generation solid state light source is the most promising.Compared with the current popularity of the use of fluorescent lamps, a white LED lamp R & D of the main advantages of fluorescence conversion is the luminous efficiency is high, the color stability and excellent color rendering index.In order to meet the above characteristics, the fundamental way is to improve the luminescent properties of phosphor. It is very important to study the fluorescent powder type main R & D and comprehensive
动态光散射的基本原理及现代应用 电气本132班 张泽明 2013040211 贾东 2013040228 郑欣宇 2013040224
动态光散射的基本原理及现代应用 今天打开了高中时的物理课本，发现很多的知识已经都忘得差不多了。时而一翻，也有一中怀念的感觉。随便翻了一页，看到了这样一个陌生的词汇—动态光散射法，于是打开了电脑，到网上去查阅了一下资料。便写下了这篇论文。 一、什么是动态光散射 动态光散射，也称光子相关光谱，准弹性光散射，测量光强的波动随时间的变化。DLS技术测量粒子粒径，具有准确、快速、可重复性好等优点，已经成为纳米科技中比较常规的一种表征方法。 二、动态光散射的基本原理 1. 粒子的布朗运动导致光强的波动 微小粒子悬浮在液体中会无规则地运动 布朗运动的速度依赖于粒子的大小和媒体粘度，粒子越小，媒体粘度越小，布朗运动越快。 2. 光信号与粒径的关系 光通过胶体时，粒子会将光散射，在一定角度下可以检测到光信号，所检测到的信号是多个散射光子叠加后的结果，具有统计意义。瞬间光强不是固定值，在某一平均值下波动，但波动振幅与粒子粒径有关。某一时间的光强与另一时间的光强相比，在极短时间内，可以认识是相同的，我们可以认为相关度为1,在稍长时间后，光强相似度下降，时间无穷长时，光强完全与之前的不同，认为相关度为0。根据光学理论可得出光强相关议程。之前提到，正在做布朗运动的粒子速度，与粒径（粒子大小）相关。 大颗粒运动缓慢，小粒子运动快速。如果测量大颗粒，那么由于它们运动缓慢，散射光斑的强度也将缓慢波动。类似地，如果测量小粒子，那么由于它们运动快速，散射光斑的密度也将快速波动。附件五显示了大颗粒和小粒子的相关关系函数。可以看到，相关关系函数衰减的速度与粒径相关，小粒子的衰减速度大大快于大颗粒的。最后通过光强波动变化和光强相关函数计算出粒径及其分布。 3. 分布系数 4. 分布系数体现了粒子粒径均一程度，是粒径表征的一个重 要指标。 < 0.05单分散体系，如一些乳液的标样。
紫外可见吸收光谱 一紫外吸收光谱分析 基于物质对200-800nm光谱区辐射的吸收特性而建立起来的分析测定方法称为紫外-可见吸收光谱法或紫外-可见分光光度法。它属于分子吸收光谱，是由于分子内电子跃迁而产生的光谱。 二紫外光谱的产生 物质分子的能量具有量子化的特征（即物质分子的能量具有不连续的特征）。一个分子有一系列能级，其中包括许多电子能级，分子振动能级以及分子转动能级。分子吸收特定的波长的光而产生吸收光谱 分子的紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，从化学键的性质上考虑，与电子光谱有关的主要是三种电子：（1）形成单键的σ电子；（2）形成双键的π电子；（3）分子中非键电子即n 电子。 化合物不同，所含的价电子类型不同，所产生的电子跃迁类型不同，根据分子轨道理论，分子中这三种电子能级的高低次序大致是：（σ）＜（π）＜（n）＜（π*）＜（σ* ）σ,π是成键轨道，n 是非键轨道，σ* ,π* 是反键轨道 由于电子能级间跃迁的同时总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。 二紫外光谱的表示方法
紫外光谱图是由横坐标、纵坐标和吸收曲线组成的。 横坐标表示吸收光的波长，用nm（纳米）为单位。 纵坐标表示吸收光的吸收强度，可以用A(吸光度)、T(透射比或透光率或透过率)、1-T(吸收率)、 (吸收系数) 中的任何一个来表示。 吸收曲线表示化合物的紫外吸收情况。曲线最大吸收峰的横坐标为该吸收峰的位置，纵坐标为它的吸收强度。
四、紫外光谱中常用的几个术语 1.发色基团和助色基团 发色基团：是能导致化合物在紫外及可见光区产生吸收的基团，不论是否显示颜色都称为发色基团。一般不饱和的基团都是发色基团（C=C、C=O、N=N 、三键、苯环等） 助色基团：指那些本身不会使化合物分子产生颜色或者在紫外及可见光区不产生吸收的一些基团，但这些基团与发色基团相连时却能使发色基团的吸收带波长移向长波，同时使吸收强度增加。助色基团通常是由含有孤对电子的元素所组成（-NH2, -NR2, -OH , -OR , -Cl等），这些基团借助P-π共轭使发色基团增加共轭程度，从而使电子跃迁的能量下降。 2．红移、蓝移、增色效应和减色效应 由于有机化合物分子中引入了助色基团或其他发色基团而产生
Research & Development 研发技术文献 芯片与荧光粉波长匹配的控制对LED亮度的影响 -----赵强----- 摘要：LED白光的发光机理包括了光致发光和电致发光两个部分，后道的封装工艺及材料的搭配主要影响着其中的光致发光部分。在材料搭配过程中，芯片的波段与荧光粉的最佳匹配影响着LED白光的光质量。本文试验分析了芯片波长对LED白光亮度的影响极其控制。 关键字：芯片，荧光粉，波长，亮度… 一、引言 物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光，另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态（非稳定态）在反回到基态的过程中，以光的形式放出能量。以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。稀土元素原子具有丰富的电子能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性能。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要的作用。 根据激发源的不同，稀土发光材料可分为光致发光（以紫外光或可见光激发）、阴极射线发光（以电子束激发）、X射线发光（以X射线激发）以及电致发光（以电场激发）材料等。 LED白光发光机理包括了两部分： 光致发光（Photoluminescence）：以光能作为激发源，以光子激发产生光子。 电致发光（Electroluminescence）：以电能作激发源。用电子激发产生光子。 二、LED发光效率的提高跟荧光粉的发光原理 发光效率是光源把消耗的能量转换为视觉的能力。一般白光LED提高发光效率的主要途径有： 1)提高外延片的内量子效率和外量子效率，提高和改善芯片的外量子效率。 2)提高封装材料的折射率将芯片发出的光和二次激发产生的光有效的萃取出来并高效 地导出LED管体外。 3)将低LED的热阻，降低器件的节温，增加芯片内部的量子限制效应，提高光子复合 得效率。
