发光材料的基础知识分解课件

n1.1 发光基础发光基础 概念概念1.2 发光材料的主要特性与规律发光材料的主要特性与规律1.3 能量的传递和输运能量的传递和输运1.4 光与颜色光与颜色第第1章章 发光材料的基础知识发光材料的基础知识1.1 发光基础 概念第1章 发光材料的基础知识11.1 发光基础概念发光基础概念1.1.1 光与电磁波辐射光与电磁波辐射 光的本质：电磁波光的本质：电磁波图图1-1 电磁波频谱电磁波频谱1.1 发光基础概念1.1.1 光与电磁波辐射 光的本质：电2E=h=hc/E(eV)=1.24 10-4 w(cm-1)w(cm-1)=8064.5E(eV)表表 1-1各种可见光色对应的真空中的光波波长（各种可见光色对应的真空中的光波波长（nm）光色光色紫光紫光蓝光光天天蓝绿光光黄黄绿黄光黄光橙光橙光红光光波波长380-420420-490490-500500-550550-570570-590590-620620-760光光紫外辐射（紫外辐射（ultraviolet）10nm-380 nm红外辐射红外辐射(infrared)780 nm-1 mm可可见(visible)380nm-780 nmE=h=hc/E(eV)=13发光的定义发光的定义：发光就是物质在热辐射之外，体系受外界的激发，偏离原发光就是物质在热辐射之外，体系受外界的激发，偏离原来的平衡态，在回复到平衡态的过程中，以光的形式发射出多余的能量，来的平衡态，在回复到平衡态的过程中，以光的形式发射出多余的能量，而这种多余能量的发射过程具有一定的而这种多余能量的发射过程具有一定的持续时间持续时间。发光是一种非平衡辐。发光是一种非平衡辐射。射。发 光光=明明 亮亮(?)白白炽灯灯-钨丝通通电加加热到到2000 左右左右产生生-热辐射射。热辐射射:是一种普遍是一种普遍现象，与物体受象，与物体受热后有后有较高的温度有关，是固体晶高的温度有关，是固体晶格在高温下格在高温下剧烈振烈振动产生的生的，是一种热平衡状态的辐射。，是一种热平衡状态的辐射。注意：注意：1 发光是由发光物质的电子在不同能级间跃迁产生的。发光是由发光物质的电子在不同能级间跃迁产生的。2 发光光过程程仅伴有极少量的伴有极少量的热辐射。射。3非平衡非平衡热辐射射还有有发射和散射等射和散射等荧光和磷光光和磷光:一般将激一般将激发停止后仍然停止后仍然发出的光称作磷光，如出的光称作磷光，如长余余辉发光材料所光材料所发的光是典型的磷光。曾将激的光是典型的磷光。曾将激发停止后持停止后持续时间大于大于10-8秒秒的的发光叫做磷光，光叫做磷光，现在在对荧光和磷光不做光和磷光不做严格的区格的区别。1.1.2 发光发光发光的定义：发光就是物质在热辐射之外，体系受外界的激发，偏离4固体固体发光的两个基本特征光的两个基本特征:（1）任何物体在一定温度下都具有平衡任何物体在一定温度下都具有平衡热辐射，而射，而发光是指光是指吸收外来能量后，吸收外来能量后，发出的出的总辐射中超出平衡射中超出平衡热辐射的部分；射的部分；（2）当外界激当外界激发源源对材料的作用停止后，材料的作用停止后，发光光还会持会持续一段一段时间，这是固体是固体发光与其它光光与其它光发射射现象的根本区象的根本区别。发光是一种宏光是一种宏观现象，但它和晶体内部的缺陷象，但它和晶体内部的缺陷结构、能构、能带结构、构、能量能量传递、载流子迁移等微流子迁移等微观性性质和和过程密切相关。程密切相关。固体发光的两个基本特征:（2）当外界激发源对材料的作用停止5基态基态：能量最低的平衡状态：能量最低的平衡状态激发态：原子或分子吸收一激发态：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到定的能量后，电子被激发到较高较高能级能级但尚未电离的状态但尚未电离的状态 基态：能量最低的平衡状态激发态：原子或分子吸收一定的能量后，6卤粉卤粉Ca5(PO4)3F:Sb3+,Mn2+卤粉Ca5(PO4)3F:Sb3+,Mn2+7（1）自然界中的自然界中的发光材料光材料（2）17世世纪开始，开始，发光光现象称象称为实验科学的研究科学的研究对象象1 发光材料简介：发光材料简介：（3）1852年，光致年，光致发光第一个光第一个规律律-Stocks定律提出定律提出（4）1867年，年，红宝石的光宝石的光谱特性特性（5）1878年，阴极射年，阴极射线发光的研究光的研究（6）19世世纪末末20世世纪初，初，X射射线和核和核辐射的射的发现（7）1905年，年，爱因斯坦用光子的概念揭示因斯坦用光子的概念揭示Stocks规律的意律的意义（8）1913年，波年，波尔尔提出原子提出原子结构的量子理构的量子理论-发光学的理光学的理论基基础（9）X射射线激激发的的CaWO4医用照相，医用照相，寻找找钨矿，以及其它，以及其它类发光材料在光材料在显示、照明等方面的广泛医用示、照明等方面的广泛医用1.1.3发光材料发光材料（1）自然界中的发光材料（2）17世纪开始，发光现象称8发光材料定光材料定义:发光体，是一种能光体，是一种能够把从外界吸收的各种形把从外界吸收的各种形式的能量式的能量转换为非平衡光非平衡光辐射的功能材料。射的功能材料。基质基质：发光材料中的主体物质：发光材料中的主体物质激活剂（发光中心）激活剂（发光中心）：掺入的：掺入的杂质，决定材料的发光性能杂质，决定材料的发光性能发光材料组成：发光材料组成：荧光粉：一定的激光粉：一定的激发条件下能条件下能发光的无机粉末材料，一般指的光的无机粉末材料，一般指的是粉末晶体，也称是粉末晶体，也称为磷光体（磷光体（phosphors),含有稀土离子的含有稀土离子的则成成为稀土稀土荧光粉光粉.发光材料定义:发光体，是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量91.基基质组成中阳离子成中阳离子应具有惰性气体元素具有惰性气体元素电子构型，或具有子构型，或具有闭壳壳层电子子结构构2.阳离子和阴离子都必阳离子和阴离子都必须是光学透明的；是光学透明的；3.晶体晶体应具有确定的某种缺陷。具有确定的某种缺陷。作为基质化合物至少应具备如下基本条件：作为基质化合物至少应具备如下基本条件：已用作基已用作基质的无机化合物主要有的无机化合物主要有：1.氧化物及复合氧化物，如氧化物及复合氧化物，如Y2O3，Gd2O3，Y3AI5O12(YAG)，SrTiO3等；等；2.含氧酸含氧酸盐，如硼酸，如硼酸盐，铝酸酸盐，镓酸酸盐，硅酸，硅酸盐，磷酸，磷酸盐，钒酸酸盐，钼酸酸盐和和钨酸酸盐以及以及卤磷酸磷酸盐等。等。3.3.稀土稀土卤氧化物（如氧化物（如LaOCl，LaOBr），稀土硫氧化物（如），稀土硫氧化物（如Y2O2S，Gd2O2S）等）等。1.基质组成中阳离子应具有惰性气体元素电子构型，或具有闭壳10激活剂：激活剂掺入到基质中后以离子形式占据晶体中某种阳离子格位构激活剂：激活剂掺入到基质中后以离子形式占据晶体中某种阳离子格位构成发光中心，因此激活离子又被称作发光中心离子。激活离子的电子跃迁是成发光中心，因此激活离子又被称作发光中心离子。激活离子的电子跃迁是产生发光的根本原因。产生发光的根本原因。激活离子在基质中能够产生电子跃迁实现发光，须遵循一定选择定则。主激活离子在基质中能够产生电子跃迁实现发光，须遵循一定选择定则。主要有：要有：拉鲍特定则（拉鲍特定则（LaPortes Rule，亦称宇称选择定则：，亦称宇称选择定则：在中心对称环境在中心对称环境中，跃迁仅允许发生在相反宇称状态之间，否则是禁戒的中，跃迁仅允许发生在相反宇称状态之间，否则是禁戒的）和和自旋选择定则自旋选择定则（Spin selection Rule：跃迁仅允许发生在相同自旋多重态之间跃迁仅允许发生在相同自旋多重态之间）。激活离子的选择条件：激活离子的选择条件：具有未充满轨道；与基质中被取代离子半径相近具有未充满轨道；与基质中被取代离子半径相近。激活激活剂激活剂：激活剂掺入到基质中后以离子形式占据晶体中某种阳离子格11绿：激活元素绿：激活元素黄：等离子体元素（电压的作用下发生气体放电）黄：等离子体元素（电压的作用下发生气体放电）蓝紫：基质元素蓝紫：基质元素图1-5“发光元素周期表光元素周期表”绿：激活元素图1-5“发光元素周期表”12按被激发的按被激发的方式可分为方式可分为1.1.4 发光材料分类：发光材料分类：光致发光光致发光(photoluminescence，通常为紫外线，通常为紫外线)电致发光（电致发光（elctroluminescence,电压电压)阴极射线发光（阴极射线发光（cathodoluminescence，电子束），电子束）X射线及高能粒子发光（射线及高能粒子发光（x-ray luminescence)）机械发光（机械发光（triboluminescence，如球磨），如球磨）化学发光化学发光(chemiluminescence化学反应产生的能量）化学反应产生的能量）生物发光生物发光(bioluminescence)声发光声发光(sonoluminescence)热释发光热释发光(thermoluminescence)放射线发光放射线发光(radioluminescence)按被激发的1.1.4 发光材料分类：光致发光(photo13(1)定定义：用紫外用紫外线、可、可见光或光或红外外线激激发材料而材料而产生的生的发光光现象。象。(2)材料分材料分类：荧光灯用光灯用发光材料、光材料、LED发光材料、光材料、PDP(Plasma Display Panel)用用发光材料、光材料、长余余辉发光材料和上光材料和上转换发光材料。光材料。(3)实用材料：用材料：荧光灯用光灯用红粉红粉Y2O3:Eu3+、绿粉绿粉CeMgAl11O19:Tb3+、蓝粉、蓝粉BaMgAl10O17:Eu2+；LED用用(Y1-aGda)3(Al1-bGab)5O12:Ce3+；PDP用用 ZnSiO4：Mn2+等。等。1 光致光致发光光(1)定义：用紫外线、可见光或红外线激发材料而产生的发光现14定定义：电场直接作用在物直接作用在物质上所上所产生的生的发光光现象，象，电能能转化化为光能，是一种主光能，是一种主动发光性冷光源。光性冷光源。分分类：注入式注入式发光和本征型光和本征型发光（高能光（高能电子碰撞激子碰撞激发发光中心）。光中心）。图1-6 注入式电致发光模型注入式电致发光模型2 电致致发光光:定义：电场直接作用在物质上所产生的发光现象，电能转化为光能，15晶体材料都呈现一定规律的周期排列，内部原子存在较晶体材料都呈现一定规律的周期排列，内部原子存在较强的相互作用，导致电子能级的变化，许多相近的能级强的相互作用，导致电子能级的变化，许多相近的能级构成构成能带能带。许多重要的发光材料大部分都是选择在基质中掺入微量许多重要的发光材料大部分都是选择在基质中掺入微量杂质，使得基质晶格的规则排列被破坏，从而形成杂质，使得基质晶格的规则排列被破坏，从而形成缺陷缺陷能级能级，当外部光源照射时，电子就会在各种能级间跃迁，当外部光源照射时，电子就会在各种能级间跃迁，从而形成发光现象。从而形成发光现象。掺杂到基质晶格中的激活剂的价态、在晶格中的位置、掺杂到基质晶格中的激活剂的价态、在晶格中的位置、激活剂周围的情况，是否有共激活剂等，决定发光中心激活剂周围的情况，是否有共激活剂等，决定发光中心的发光特性。的发光特性。1.2 发光材料的主要特性与规律发光材料的主要特性与规律晶体材料都呈现一定规律的周期排列，内部原子存在较强的相互作用16当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分被当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分被透射，剩余的部分被材料吸收透射，剩余的部分被材料吸收,遵循遵循beer定律定律其中，其中，I0()为波长为为波长为的光照射到物质的强度；的光照射到物质的强度；I()为光通过厚度为光通过厚度X的发光材料后的强度；的发光材料后的强度；X-厚度；厚度；k 是不依赖光强，随波长而变化的函数，称为吸收系数是不依赖光强，随波长而变化的函数，称为吸收系数;1.2.1光谱与能级光谱与能级1 吸收光谱（吸收光谱（absorption spectrum)当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分被透射，剩17几个概念几个概念18吸收光谱吸收光谱以被吸收的光子的以被吸收的光子的能量能量(波长、波数和能量波长、波数和能量eV)为横坐为横坐标，吸光度标，吸光度D或或、log 为纵坐标，给出分子对具有不同能量为纵坐标，给出分子对具有不同能量光子的吸收特性。光子的吸收特性。吸光度被吸收的光子的能量(波长、波数和能量eV)图1-7 吸收光谱吸收光谱吸收光谱以被吸收的光子的能量(波长、波数和能量eV)为横坐标19图1-8图1-820 对于单晶发光材料，经过适当光学加工后对于单晶发光材料，经过适当光学加工后(如切割，抛如切割，抛光光)，直接可以测其吸收光谱（考虑反射的损失）。对于，直接可以测其吸收光谱（考虑反射的损失）。对于多晶粉末发光材料多晶粉末发光材料，需测定其漫反射光谱。，需测定其漫反射光谱。漫发射漫发射：光线照到粗糙表面时，光线向四面八方散射和反射。：光线照到粗糙表面时，光线向四面八方散射和反射。漫发射率：漫发射率：指反射的光子数占入射光子数的百分数。指反射的光子数占入射光子数的百分数。漫发射光谱：漫发射光谱：漫反射率随入射波长（或频率）变化的谱图。漫反射率随入射波长（或频率）变化的谱图。2 漫反射光谱漫反射光谱(diffuse reflection spectrum)对于单晶发光材料，经过适当光学加工后(如切割，抛光)21KubelkaMunk function 图图1-9 漫反射光谱和吸收光谱漫反射光谱和吸收光谱KubelkaMunk function 图1-9 漫22图1-10(Ba,Ca,Mg)10(PO4)Cl2:Eu2+的激的激发光光谱(a)和漫反射光和漫反射光谱（b）最最强强激激发谱峰位于峰位于365nm，而漫反射率最低，而漫反射率最低处却在却在240340nm之之间 激发光谱是通过测量荧光材料的发光能量随波长（或频率）变化激发光谱是通过测量荧光材料的发光能量随波长（或频率）变化而获得的光谱，反映的是不同波长的光激发材料时引起的荧光的相而获得的光谱，反映的是不同波长的光激发材料时引起的荧光的相对效率。激发光谱与吸收光谱是有差别的，因为并不是所有被吸收对效率。激发光谱与吸收光谱是有差别的，因为并不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。激发光谱对分析发光的激发过程的光的各个波长都能起激发作用。激发光谱对分析发光的激发过程具有重要意义。具有重要意义。3 激发光谱激发光谱(excitation spectrum)图1-10(Ba,Ca,Mg)10(PO4)Cl2:Eu223发射光谱表示发光的能量按波长发射光谱表示发光的能量按波长(或频率或频率)的分布。发射光谱不的分布。发射光谱不仅与激发光的强度及波长密切相关而且直接反映激活离子的电子仅与激发光的强度及波长密切相关而且直接反映激活离子的电子跃迁，有时还反映出激活离子所处的跃迁，有时还反映出激活离子所处的晶格位置晶格位置-结构探针。结构探针。4 发射光谱发射光谱(emission spectrum)图图1-11 一些发光材料的发射光谱一些发光材料的发射光谱 通常发光材料的光谱分带谱和线谱通常发光材料的光谱分带谱和线谱两种。典型的谱线形状有洛伦兹、两种。典型的谱线形状有洛伦兹、高斯形等（不同的物理机理）高斯形等（不同的物理机理）发射光谱表示发光的能量按波长(或频率)的分布。发射光谱不仅与24光谱曲线最大强度的一半所对应的两个波长之差，定义为该光谱光谱曲线最大强度的一半所对应的两个波长之差，定义为该光谱的谱线的宽度，称为半高宽，用来衡量发射光谱谱线宽窄程度。的谱线的宽度，称为半高宽，用来衡量发射光谱谱线宽窄程度。5 半高宽（半高宽（Full Width Half Maximum)光谱曲线最大强度的一半所对应的两个波长之差，定义为该光谱的谱25原子有许多轨道，不同轨道的电子所处的能量状态不同，原子有许多轨道，不同轨道的电子所处的能量状态不同，形成不同的能级（形成不同的能级（energy level)，能级具有分立性，能级具有分立性.6 能级图能级图（energy level)基态基态(ground state)：能量最低的平衡状态，原子核外电子都位：能量最低的平衡状态，原子核外电子都位于离核最近的相应轨道旋转。于离核最近的相应轨道旋转。激发态激发态(excitation state)：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激：原子或分子吸收一定的能量后，电子被激发到较高发到较高能级能级但尚未电离的状态但尚未电离的状态.处于激发态的微观粒子均存在跃迁回处于激发态的微观粒子均存在跃迁回基态的可能性，因为激发态不是最稳定的状态。基态的可能性，因为激发态不是最稳定的状态。能级简并能级简并(degeneracy of energy level)：在某些情况下，对应于某一：在某些情况下，对应于某一能量能量E的能级，微观体系可以有的能级，微观体系可以有n个不同的状态，称为能级简并个不同的状态，称为能级简并.能级分裂能级分裂(split of energy level)：微观体系在电场、磁场作用下，：微观体系在电场、磁场作用下，使原来简并的能级分裂成使原来简并的能级分裂成n个能级的现象个能级的现象.原子有许多轨道，不同轨道的电子所处的能量状态不同，形成不同的26能级图能级图（）：）：按照微观粒按照微观粒子（原子、离子、分子或某些基团等）体系容许具有的能量大小，子（原子、离子、分子或某些基团等）体系容许具有的能量大小，由低到高按次序用一些线段表示出来。光谱是能级之间跃迁的宏观由低到高按次序用一些线段表示出来。光谱是能级之间跃迁的宏观反映。（能级的数目是无限的）反映。（能级的数目是无限的）图图1-12能级图（）：按照微观27用来表示原子（或离子）所处能量状态的符合，称为光谱用来表示原子（或离子）所处能量状态的符合，称为光谱项，通常表示为项，通常表示为2S+1LJ(L总轨道量子数，总轨道量子数，L为为0.1.2.3.4.5数数值，分别用值，分别用S,P,D,F,G,H表示，表示，S总自旋量子数，总自旋量子数，J总角动总角动量量子数）。量量子数）。如如Pr3+,最外层有两个自旋平行的最外层有两个自旋平行的f电子，基态光谱项电子，基态光谱项3H4Pr3+S=1磁量子数磁量子数m分别为分别为3,2，L=5，H表示表示轻稀土轻稀土J=L-S=4用来表示原子（或离子）所处能量状态的符合，称为光谱项，通常表28Stokes law:发光材料的发射波长一般总是大于激发光波长，发光材料的发射波长一般总是大于激发光波长，即发光的光子能量必然小于激发光的光子能量，激发光波长即发光的光子能量必然小于激发光的光子能量，激发光波长(或能量或能量)与发射光波长与发射光波长(或能量或能量)之差称为之差称为Stokes位移。位移。7 Stokes 定律和反定律和反 stokes 发光（发光（anti-Stokes luminescence图图 1-13 Ba2SiO4：Eu2+的激发和发射光谱的激发和发射光谱Stokes law:发光材料的发射波长一般总是大于激发光波29Stokes位移的原因最主要位移的原因最主要是由于体系与周围晶格热平是由于体系与周围晶格热平衡从高振动能级趋于低振动衡从高振动能级趋于低振动能级损耗能量的原因。能级损耗能量的原因。注意：注意：上转换材料用近红外线（上转换材料用近红外线（1000nm左右）激发，可左右）激发，可以得到红色、绿色或者蓝色发光。这些反以得到红色、绿色或者蓝色发光。这些反Stokes发光是通发光是通过吸收两个光子而发出一个大能量的光子来实现过吸收两个光子而发出一个大能量的光子来实现图1-14 能级图能级图Stokes位移的原因最主要是由于体系与周围晶格热平衡从高振30 8 晶体场理论 晶晶体体场场理理论论：当当配配体体逼逼近近中中心心原原子子时时便便在在中中心心原原子子周周围围形形成成了了一一个个静静电电场场(称称为为配配位位场场或或晶晶体体场场)，配配体体与与中中心心原原子子（或或离离子子）之之间间的的相相互互作作用用力为静电作用力。因此晶体场理论在本质上就是静电相互作用理论。力为静电作用力。因此晶体场理论在本质上就是静电相互作用理论。n晶体场理论是研究过渡族或稀土元素（络合物）化学键的理论。它在静晶体场理论是研究过渡族或稀土元素（络合物）化学键的理论。它在静电理论的基础上，结合量子力学和群论（研究物质对称的理论）的一些电理论的基础上，结合量子力学和群论（研究物质对称的理论）的一些观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，着重研究配位观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，着重研究配位体对中心离子的体对中心离子的d轨道的影响。轨道的影响。8 晶体场理论 晶体场理论：当配体逼近中心原子时31基本要点基本要点中心思想：中心思想：静电理论静电理论中心离子的五个价层简并的中心离子的五个价层简并的d轨道在配体场作用下产生能级分裂轨道在配体场作用下产生能级分裂中心离子和配体之间本质是电性吸引的结果中心离子和配体之间本质是电性吸引的结果分裂后分裂后d轨道中的电子重新排列轨道中的电子重新排列基本要点中心思想：静电理论中心离子的五个价层简并的d轨道在配32正八面体场中的正八面体场中的 d 轨道能级分裂轨道能级分裂正八面体场中的 d 轨道能级分裂33 dz2，dx2-y2轨道能级升高程度大；轨道能级升高程度大；dxy,dxz,dyz轨道能级升高程度小轨道能级升高程度小 dz2，dx2-y2轨道能级升高程度大；34ESdxy,dxz,dyzt2gdz2，dx2-y2eg自由自由离子离子球对球对称场称场 O八面八面体场体场晶体场效应是晶体场效应是d轨道能级轨道能级平均平均升高了升高了ES（晶体场稳定能）（晶体场稳定能）-ESESdxy,dxz,dyzt2gdz2，dx2-y2e35分裂能分裂能定义：定义：O=eg-t2g=10Dq O可由实验得到，可由实验得到，不同配合物不同配合物 O不同不同Eeg-Et2g=10Dq2Eeg+3Et2g=0Eeg=6DqEt2g=-4Dq分裂能定义：O=eg-t2g=10DqO可由实验36不同配体不同配体场中中 d 轨道的分裂情况道的分裂情况 不同配体场中 d 轨道的分裂情况 37影响分裂能影响分裂能()的因素的因素n中心离子中心离子n电荷越高，电荷越高，值值越大越大n主量子数主量子数n越大，越大，值值越大越大n配体配体n光谱化学序列光谱化学序列 IBrClSCNFOHONOHCOOC2O42-H2ONCSEDTANH3 enbipy phenSO32-NO2八面体场八面体场 四面体场四面体场 影响分裂能()的因素中心离子38晶体场理论的应用晶体场理论的应用n解释、预测配合物的空间构型及其形变解释、预测配合物的空间构型及其形变n解释配合物的热力学稳定性解释配合物的热力学稳定性n解释配合物的颜色、吸收光谱、发射光谱解释配合物的颜色、吸收光谱、发射光谱n决定配合物的高低自旋态，说明磁性决定配合物的高低自旋态，说明磁性晶体场理论的应用解释、预测配合物的空间构型及其形变39配合物的吸收光谱配合物的吸收光谱八面体配合物八面体配合物Ti(H2O)63+发生生(t2g)1(eg)0 (t2g)0(eg)1跃迁，称迁，称为d-d跃迁。迁。Ohd-d跃迁跃迁吸吸收收波波长长为为500nm左左右右绿绿色色光光，看看到到的的透透射射光光是是补补色色Ti3+离子水溶液呈紫色。离子水溶液呈紫色。配合物的吸收光谱八面体配合物Ti(H2O)63+发生(t40是解是解释电子子-声子（声子（振振动的量子的量子）相互作用的一种物理模型，描述）相互作用的一种物理模型，描述发光离子和它周光离子和它周围晶格离子所形成体系的能量与周晶格离子所形成体系的能量与周围晶格离子位置之晶格离子位置之间的关系的关系图。横。横轴来代表来代表离子的离子的位置位置，纵轴表示表示电子子-离子系离子系统的能量的能量，包括，包括电子能量和离子子能量和离子势能以及能以及电子和离子之子和离子之间的相互作用能。两条曲的相互作用能。两条曲线分分别代表系代表系统基基态能量，和激能量，和激发态的能量，曲的能量，曲线上的水上的水平横平横线表示晶格振表示晶格振动能能级，S代表黄昆因子，是描述晶格代表黄昆因子，是描述晶格驰豫大小的能量。豫大小的能量。1.2.2 位形坐标图（位形坐标图（Configuration coordinate)图图1-15 位形坐标图位形坐标图由于由于这种坐种坐标模型考模型考虑到到电子和点子和点阵间的相互的相互作用，所以它能解作用，所以它能解释温温度猝度猝灭，高温，高温时谱带展展宽，Stokes位移，材料位移，材料不不发光，光，发射波射波长随温随温度度变化多种化多种实验现象。象。是解释电子-声子（振动的量子）相互作用的一种物理模型，描述发41 1 1 解释激发能带和发射能带之间的解释激发能带和发射能带之间的stokesstokes位移。位移。（由于电子运动速度非常快，热平衡过程在跃迁发（由于电子运动速度非常快，热平衡过程在跃迁发生之前就已完全到达，光学跃迁是垂直进行的）生之前就已完全到达，光学跃迁是垂直进行的）利用位形坐标图定性解释发光中的问题：利用位形坐标图定性解释发光中的问题：图1-16 位形坐标图位形坐标图1 解释激发能带和发射能带之间的stokes位移。（由于电子42 2 2 解释晶体发光的温度猝灭问题（大多数发光解释晶体发光的温度猝灭问题（大多数发光材料，发光强度会随着温度上升而降低。材料，发光强度会随着温度上升而降低。图图 1-17 Sr0.8Eu0.2Si2O2-zN2+2z/3荧荧 光光 材材 料料发射光谱随温度变化发射光谱随温度变化(77-425 K,ex=370 nm)2 解释晶体发光的温度猝灭问题（大多数发光材料，发光强度会随43 图1-18 发光的温度猝灭的位形坐标图发光的温度猝灭的位形坐标图激发态和基态位形曲线斜率不同（温度高，发光激发态和基态位形曲线斜率不同（温度高，发光中心晶格振动增强中心晶格振动增强,激发态的能量升高到交点处的激发态的能量升高到交点处的几率增大几率增大.基态和激发态的发光中心离子间的相对基态和激发态的发光中心离子间的相对位置位置RR大，猝灭温度低，反之，猝灭温度高）大，猝灭温度低，反之，猝灭温度高）图1-18 发光的温度猝灭的位形坐标图激发态和基态位形曲线44 关于位形坐标图中关于位形坐标图中R的应用的应用(1)发光材料中，阳离子被激发后发光材料中，阳离子被激发后R0，阴离子被激发，阴离子被激发后后R 0如如KCl:Tl,Tl+-6S2,激发后电子激发后电子6s跃迁到跃迁到6p,电子云的分布扩大，对电子云的分布扩大，对周围负离子的吸引力变大，周围离子会更靠近周围负离子的吸引力变大，周围离子会更靠近Tl+,R0阴离子被激发，电子云扩大，阴离子电负性变小，对阳离子吸引阴离子被激发，电子云扩大，阴离子电负性变小，对阳离子吸引变小，位形的平衡距离变大变小，位形的平衡距离变大R0(2)激活剂的半径大于置换的离子半径，并且激发的是阴激活剂的半径大于置换的离子半径，并且激发的是阴离子，离子，R0，R较小；反之较小；反之R变大变大(3)激发的是阳离子时，激发的是阳离子时，R0，激活剂的半径大于置换，激活剂的半径大于置换的离子半径，的离子半径，R的绝对值可能很大的绝对值可能很大关于位形坐标图中R的应用(1)发光材料中，阳离子被激发后45 表表1-1 Ln0.9Eu0.1SO6的猝灭温度的猝灭温度Eu3+的半径时的半径时0.98埃米，埃米，结论：电荷迁移，猝灭温度和发光效率随稀土离子半径增大而结论：电荷迁移，猝灭温度和发光效率随稀土离子半径增大而逐渐降低逐渐降低表1-1 Ln0.9Eu0.1SO6的猝灭温度Eu3+的半46 3 3 解释吸收光谱在高温时谱带展宽。（温度越解释吸收光谱在高温时谱带展宽。（温度越高，基态、激发态离子振幅越大）高，基态、激发态离子振幅越大）图1-16 位形坐标图位形坐标图3 解释吸收光谱在高温时谱带展宽。（温度越高，基态、激发态离47 4 4 解释材料不发光（位形曲线错开较远，激发解释材料不发光（位形曲线错开较远，激发态曲线上的平衡点处在基态曲线的范围之外）态曲线上的平衡点处在基态曲线的范围之外）图1-19 不发光材料的位形坐标图4 解释材料不发光（位形曲线错开较远，激发态曲线上的平衡点处48 5 5 说明激发光谱和发射光谱属于高斯分布线形说明激发光谱和发射光谱属于高斯分布线形图1-20表达荧光粉发射带和激发带产生的位形坐标图（1 1）光谱带大多数是在几秒的光谱带大多数是在几秒的时间内测量的大量的单个跃迁的时间内测量的大量的单个跃迁的统计和。统计和。（3 3）吸收的光子能量在在吸收的光子能量在在A A1 1C C1 1和和A A2 2C C2 2之间变化，吸收光子的能之间变化，吸收光子的能量变化是一个高斯函数。量变化是一个高斯函数。（2 2）基态能级基态能级A A1 1A A2 2和激发态能和激发态能级级B B1 1B B2 2的位置是随机变化，为高的位置是随机变化，为高斯分布。斯分布。5 说明激发光谱和发射光谱属于高斯分布线形图1-20表达荧光49 6 6 发射波长随温度变化（发射波长随温度变化（B B比比A A温度高，激发峰蓝移，温度高，激发峰蓝移，发射峰红移）发射峰红移）图1-20荧光粉发射带和激发带产生的位形坐标图6 发射波长随温度变化（B比A温度高，激发峰蓝移，发射峰红移50（1）辐射能量）辐射能量Qe:发光是物体内部以某种方式吸收能量后光是物体内部以某种方式吸收能量后转化化为光光辐射的射的过程，程，发光属于光属于热力学非平衡力学非平衡辐射，其重要特征之一就是亮度。射，其重要特征之一就是亮度。光源光源辐射射发出的光（包括出的光（包括红外外线、可、可见光和紫外光和紫外线）的能量称）的能量称为光源光源的的辐射能量射能量Qe,单位是卡位是卡,尔尔格格.焦耳焦耳.。（2）辐射通量：射通量：在在单位位i时间内通内通过某一面某一面积的的辐射能量，而光源在射能量，而光源在单位位时间内内辐射出的射出的总能量称能量称为光源的光源的辐射通量射通量,也称也称为辐射功率，射功率，单位是位是J/S(瓦特）瓦特）,erg/s.Cal/s。1 光源的光源的辐射特性射特性1.2.3 发光的亮度和效率发光的亮度和效率（1）辐射能量Qe:发光是物体内部以某种方式吸收能量后转化为51（3）光源在某一方向的）光源在某一方向的辐射射强强度度Ie：光源在包含光源在包含该方向的立体方向的立体角内角内发射的射的辐射通量与立体角之比。射通量与立体角之比。单位是位是W/Sr(瓦瓦/球面）。球面）。（3）光源在某一方向的辐射强度Ie：光源在包含该方向的立体角52（4）光源在）光源在给定方向上的定方向上的辐射亮度射亮度L e(,)又称又称为辐射率射率,是光是光源在源在该方向上的方向上的单位投影面位投影面积，在，在单位立体角中的位立体角中的辐射通量，射通量，单位是位是W/(m2Sr)(瓦每球面度平方米）瓦每球面度平方米）（4）光源在给定方向上的辐射亮度L e(,)又称为辐53（5）辐射照度）辐射照度Me（5）辐射照度Me54（6）光）光谱辐射通量（射通量（辐射通量的光射通量的光谱密度密度）：光源）：光源发出的出的光在光在单位波位波长间隔内的隔内的辐射通量，射通量，单位是位是W/m。=e/（7）光）光谱辐射照度射照度M ：光源：光源发出的光在出的光在单位波位波长间隔内的隔内的辐射照度，射照度，单位位为W/m2。（8）光）光谱辐射亮度射亮度L ：光源：光源发出的光在出的光在单位波位波长间隔内的隔内的辐射亮度，射亮度，单位位为W/(m2Sr)（6）光谱辐射通量（辐射通量的光谱密度）：光源发出的光在552 人眼的视觉特性人眼的视觉特性 光辐射探测和计量体系包括：光辐射探测和计量体系包括：辐射光度学：非可见光区的辐射辐射光度学：非可见光区的辐射,纯客观的物理量纯客观的物理量,适适 用于整个电磁辐射波段。用于整个电磁辐射波段。光度学：评光度学：评 价可见光区的辐射价可见光区的辐射,考虑人的视觉效果的考虑人的视觉效果的 生生物物理量，反应人眼的视觉明暗特性。物物理量，反应人眼的视觉明暗特性。人眼的视网膜上感光细胞：柱状细胞，灵敏度高，感受极微弱的光人眼的视网膜上感光细胞：柱状细胞，灵敏度高，感受极微弱的光 锥状细胞，灵敏度低，很好区分颜色。锥状细胞，灵敏度低，很好区分颜色。2 人眼的视觉特性 光辐射探测和计量体系包括：人眼的视网膜上56图图1-2 CIE标准观察者的人眼的光谱光视效率和效能标准观察者的人眼的光谱光视效率和效能国际照明委员会（国际照明委员会（CIE)根据各国测试和研究的结果，提根据各国测试和研究的结果，提出平均人眼对各种波长的光的相对灵敏值。出平均人眼对各种波长的光的相对灵敏值。图1-2 CIE标准观察者的人眼的光谱光视效率和效能国际照57硒光电池硒光电池(照度计）颜色校正图照度计）颜色校正图硒光电池(照度计）颜色校正图58F=KP=KmP其中，其中，K：与：与视觉有关的比例系数，也称可有关的比例系数，也称可见度，度，Km：光功当量，：光功当量，：相：相对可可见度度(通常称通常称视见函数函数)。所以，。所以，辐射通量相同，但波射通量相同，但波长不同的光，光通量是不同的。如不同的光，光通量是不同的。如555nm的黄的黄绿光和光和650 nm的的红光光辐射通量相同射通量相同时，前者的光通量是后者的，前者的光通量是后者的10倍。倍。3光度量及其光度量及其单位位(1)光通量光通量v（luminous flux,Lm)：光源在单位时间发出的光能量：光源在单位时间发出的光能量假定某一假定某一辐射体射体发出的光出的光线是是单一波一波长，该辐射体射体单位位时间内所内所辐射的射的单位波位波长范范围内的能量就是内的能量就是辐射通量或射通量或辐射功率射功率P，由，由该辐射通量射通量对人眼所引起感人眼所引起感觉的量的量为光通量光通量F，它表示，它表示单位位时间内流出光能的大小，内流出光能的大小，单位是流明。位是流明。光度学：光辐射光度学：光辐射特性的物理度量单位对整个电磁波谱都有意义。但对于照明光源，特性的物理度量单位对整个电磁波谱都有意义。但对于照明光源，必须引入衡量人眼对照明光源的亮度感觉的物理量，称为光度学。必须引入衡量人眼对照明光源的亮度感觉的物理量，称为光度学。F=KP=KmP3光度量及其单位(1)光通量59实际上上辐射体射体辐射不是一种波射不是一种波长，于是，于是对应于各波于各波长发出的出的总辐射通量射通量的的总光通量光通量F为：(2)发光光强强度是度是Iv,烛光烛光cd（candle），），指光源在某一方向上指光源在某一方向上发光光强强弱的物理量，弱的物理量，一般用一般用IV表示，定表示，定义为光源在某一方向上的立体角元内光源在某一方向上的立体角元内d传送的光通量送的光通量dv与与该立立体角元体角元d之比，表示之比，表示该光源在光源在该方向上的方向上的发光光强强度。度。单位位为坎德拉，符号坎德拉，符号为cd,它它是光度学的基本是光度学的基本单位位。实际上辐射体辐射不是一种波长，于是对应于各波长发出的总辐射通60发光二极体的光二极体的发光光强度通常是指法度通常是指法线（对圆柱形柱形发光管是指其光管是指其轴线）方向上的）方向上的发光光强度。若在度。若在该方向上方向上辐射射强度度为（1/683）W/sr时，则发强度度为1坎德拉（符号坎德拉（符号为cd）。）。由于一般由于一般LED的的发光二光二强度小，所以度小，所以发光光强度常用度常用烛光光(坎德拉坎德拉,mcd)作作单位。位。1979年规定：年规定：坎德拉是光源在给定方向上的发光强度，坎德拉是光源在给定方向上的发光强度，频率频率为为540.01541012Hz的的单色辐射光源（单色辐射光源（550nm黄绿色单色黄绿色单色可见光可见光），在此方向上的辐射强度为），在此方向上的辐射强度为 1/683 W/Sr,即在该方向上的发光强度为即在该方向上的发光强度为1坎德拉坎德拉。其后就。其后就导出其它的光度量出其它的光度量单位。位。1坎德坎德拉的点状光源拉的点状光源(各项同性）所发出的总各项同性）所发出的总光通量光通量为为4流明流明.发光二极体的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）61发光光强度一般是度一般是对电光源（或者光源的大小和使用的距离比很小），在衡量光源（或者光源的大小和使用的距离比很小），在衡量有一定面有一定面积的面光源，的面光源，则采用光亮度和光照度的概念。采用光亮度和光照度的概念。发光强度一般是对电光源（或者光源的大小和使用的距离比很小），62发光材料的基础知识分解课件63量子效率用百分数（）表示量子效率用百分数（）表示，反映发光体中光子转换的效率，取，反映发光体中光子转换的效率，取决于发光材料的特性，而不能反映能量的损失。决于发光材料的特性，而不能反映能量的损失。4 发光效率光效率发光效率主要有三种表示方法。即亮度效率发光效率主要有三种表示方法。即亮度效率(又叫流明效率又叫流明效率1)，功率效率，功率效率(又叫能量效率又叫能量效率p)和量子效率和量子效率q。(1)量子效率量子效率测量量，一般采用，一般采用罗丹明丹明B作波作波长转换材料。材料。发光材料光材料发出的光照在出的光照在罗丹明丹明B上，通上，通过一种光子数一种光子数检测仪测量。当量。当样品品发出的光用光出的光用光谱辐射分布射分布表示表示时，就可，就可获得光子数和光子得光子数和光子总数的光数的光谱分布。分布。量子效率用百分数（）表示，反映发光体中光子转换的效率，取64能量能量转换效率效率发射光的光功率（能量）与激射光的光功率（能量）与激发时输入的入的电功率（能量）功率（能量）或或呗吸收的光功率（或能量）之比，是一个无量吸收的光功率（或能量）之比，是一个无量纲的小于的小于1的百分数的百分数测量方法：量方法：能量效率能量效率都常用比都常用比对法法测量，即待量，即待测样品与已知能量效率的品与已知能量效率的标准准样品品对照。通照。通过待待测样品的品的发光光强强度与度与标准准样品品发光光强强度比度比较，就可，就可较容易容易获得能量效率。得能量效率。(2)能量转换效率发射光的光功率（能量）与激发时输入的电功率（能量65（3）实际应用中通常采用用中通常采用流明效率流明效率表示，表示，统称称为发光效率或光效，光效率或光效，流明效流明效率是发射的光通量率是发射的光通量F(以流明为单位以流明为单位)与激发时输入的电功率或被吸收的其它与激发时输入的电功率或被吸收的其它形式能量总功率形式能量总功率Px之比，即（理想光效之比，即（理想光效683 lm/w，全部输入能量都用来产，全部输入能量都用来产生生555 nm的绿光）的绿光）（3）实际应用中通常采用流明效率表示，统称为发光效率或光效，66 对于于发光材料来光材料来说，辐射射时间反映反映发过过程的本程的本质。发光和其它光光和其它光发射射现象的根本区象的根本区别就在于它的持就在于它的持续时间，来自于，来自于电子在各种高能量状子在各种高能量状态的寿命。的寿命。其中，其中，是从是从荧光光发射能射能级到基到基态的的辐射射跃迁几率，迁几率，是是跃迁能迁能级间非非辐射射跃迁几率。迁几率。1.2.4 发光寿命发光寿命荧光寿命光寿命测定可以定可以获得有关得有关电子在子在发射能射能级的停留的停留时间，可以，可以获得有效得有效的非的非辐射弛豫射弛豫过程等信息。某个能程等信息。某个能级的平均的平均荧光寿命可表示光寿命可表示为：对于发光材料来说，辐射时间反映发过过程的本质。发光和67寿命的寿命的测试：用紫外光源、：用紫外光源、D65荧光灯、或氙灯的一定照度光，照射待光灯、或氙灯的一定照度光，照射待测的的发光材光材料，停止激料，停止激发，自，自动定定时测试出不同的衰减出不同的衰减时间的的发光亮度光亮度值，数据的采集一般用，数据的采集一般用荧光光光光谱仪绘出出该发光材料的光材料的发光衰减曲光衰减曲线。通。通过曲曲线的的拟合方程可以表征出合方程可以表征出发光光材料的余材料的余辉特性。特性。被大多数研究者所采用的寿命特性可表示被大多数研究者所采用的寿命特性可表示为：寿命的测试：用紫外光源、D65荧光灯、或氙灯的一定照度光，照68Sr1-yEuySi2O2-zN2+2z/3y0.0010.0050.010.030.050.100.201(s)0.030.120.180.200.160.150.122(s)0.890.890.870.810.750.700.62表表 1-1 Sr1-yEuySi2O2-zN2+2z/3荧光材料荧光寿命荧光材料荧光寿命(ex=370 nm,em=535 nm)图图 Sr1-yEuySi2O2-zN2+2z/3荧光材料荧光材料荧光衰减曲线荧光衰减曲线(ex=370 nm,em=535 nm)Sr1-yEuySi2O2-zN2+2z/3y0.0010.69发光的过程一般分为：激发、能量传输和发射光。发光的过程一般分为：激发、能量传输和发射光。能量传输能量传输-发光材料受到激发后到产生发光前这样的一段过发光材料受到激发后到产生发光前这样的一段过程中，激发能在晶体中传输的现象，程中，激发能在晶体中传输的现象，泛指下述两个过程：泛指下述两个过程：1.3 能量的传递和输运能量的传递和输运能量传递：能量传递：某一激发中心把激发能全部或一部分转交给另一个中心的过程。某一激发中心把激发能全部或一部分转交给另一个中心的过程。能量输运：能量输运：借助电子、空穴、激子等的运动，把激发能从晶体的一部分带到晶借助电子、空穴、激子等的运动，把激发能从晶体的一部分带到晶体的另一部分的过程体的另一部分的过程发光的过程一般分为：激发、能量传输和发射光。能量传输-发70敏化剂敏化剂：吸收激发辐射能量：吸收激发辐射能量传递给激活剂的掺杂离子传递给激活剂的掺杂离子注：注：1 有些情况基质起敏化作用，有些情况基质起敏化作用，eg:YVO4:Eu 3+2 激活剂和敏化剂的掺入量一般为百分之几摩尔数激活剂和敏化剂的掺入量一般为百分之几摩尔数激发激发能量转移能量转移发射发射敏化剂敏化剂激活剂激活剂能量传递过程示意图能量传递过程示意图图 含有敏化剂的发光过程示意图如如Ca3(PO4)2:（Ce）,Mn 250nm 激发激发敏化剂：吸收激发辐射能量传递给激活剂的掺杂离子注：1 有些情71传输和输运能量的机理大致有四种：传输和输运能量的机理大致有四种：（1）再吸收：晶体的某一部分发光后，发射光波在晶体中行进而又被晶体本身吸收）再吸收：晶体的某一部分发光后，发射光波在晶体中行进而又被晶体本身吸收的现象，必须有吸收光谱和发射光谱的重叠。的现象，必须有吸收光谱和发射光谱的重叠。（2）共振传递：两个中心见若有近场力的相互作用，一个在激发态的中心有可能把）共振传递：两个中心见若有近场力的相互作用，一个在激发态的中心有可能把能量传递给一个中心，而使前者从激发态回到基态，后者从基态变为激发态。主要应能量传递给一个中心，而使前者从激发态回到基态，后者从基态变为激发态。主要应考虑电偶极子、电四极子和磁偶极子的相互作用。考虑电偶极子、电四极子和磁偶极子的相互作用。（4）激子的能量传输：离子晶体中激子现象较普遍存在。）激子的能量传输：离子晶体中激子现象较普遍存在。（3）借助于载流子的能量输运：光导型、半导体以及半绝缘导体材料中，载流子的）借助于载流子的能量输运：光导型、半导体以及半绝缘导体材料中，载流子的扩散、漂移现象是主要的能量输运机理。扩散、漂移现象是主要的能量输运机理。传输和输运能量的机理大致有四种：（1）再吸收：晶体的某一部分72再再 吸吸 收收图Sr2Si5N8:Eu2+的激的激发发射光射光谱再 吸 收图Sr2Si5N8:Eu2+的激发发射光谱73图（a)（CeTb)MgAl11O19的激的激发发射光射光谱 （b）Ce3+和和Tb3+的能的能级图 偶极偶极-四四级相互作用相互作用传递laPO4:Ce3+,Tb3+CeMgAl11O19:Tb3+图（a)（CeTb)MgAl11O19的激发发射光谱偶极-四74 表表1-2 1-2 物质颜色和吸收光的关系物质颜色和吸收光的关系物质颜色物质颜色吸收光吸收光颜色颜色波长波长/nm黄绿黄绿紫紫400450黄黄蓝蓝450480橙橙绿蓝绿蓝480490红红蓝绿蓝绿490500红紫红紫绿绿500560紫紫黄绿黄绿560580蓝蓝黄黄580610绿蓝绿蓝橙橙610650蓝绿蓝绿红红650780 1.4 光与颜色光与颜色 1.4.1 颜色的产生颜色的产生表1-2 物质颜色和吸收光的关系物质颜色吸收光颜色波长/nm75表表1-3 镧系元素离子在晶体或水溶液中的颜色镧系元素离子在晶体或水溶液中的颜色结论：具有结论：具有f1至至f13结构的离子一般是有颜色的，结构的离子一般是有颜色的，f7特别稳定，不特别稳定，不易激发，所以是无色的。易激发，所以是无色的。fn和和f14-n颜色大致相似。颜色大致相似。表1-3 镧系元素离子在晶体或水溶液中的颜色结论：具有f1至761 凡是能吸收可见光的物质，都呈现颜色白光照射到物质上，物质如果凡是能吸收可见光的物质，都呈现颜色白光照射到物质上，物质如果完全吸收则呈黑色，如果对所有波长的吸收程度差不多，则呈灰色。完全吸收则呈黑色，如果对所有波长的吸收程度差不多，则呈灰色。4 从量子力学证明，含有自旋平行的电子的离子，如具有从量子力学证明，含有自旋平行的电子的离子，如具有dn和和fn结构的离子，结构的离子，它们激发态和基态的能量比较接近，一般只要可见光就能使它们激发，这类离它们激发态和基态的能量比较接近，一般只要可见光就能使它们激发，这类离子一般都是有颜色。如一些过渡元素离子和镧系元素离子都是有颜色的。子一般都是有颜色。如一些过渡元素离子和镧系元素离子都是有颜色的。光学现象小结光学现象小结:2 物质吸收光，就从基态跃迁到激发态，基态和激发态的能级之差等物质吸收光，就从基态跃迁到激发态，基态和激发态的能级之差等 于可见光的能量，就呈现颜色。于可见光的能量，就呈现颜色。3 基态和激发态的能量差越小，呈现的颜色就越深；越大，物质的颜基态和激发态的能量差越小，呈现的颜色就越深；越大，物质的颜色就越浅，能量差大于色就越浅，能量差大于25000cm-1，物质就没有颜色。，物质就没有颜色。1 凡是能吸收可见光的物质，都呈现颜色白光照射到物质上，物质77 (1)光的基本参量光的基本参量1.4.2 三基色原理三基色原理（a）亮度）亮度：又称明度，是人眼感觉光的明亮程度，是指与所观察物体明亮程：又称明度，是人眼感觉光的明亮程度，是指与所观察物体明亮程度向对应的视觉特性，亮度感觉是人眼重要的视觉功能。度向对应的视觉特性，亮度感觉是人眼重要的视觉功能。（b）色调：）色调：用于表征颜色，色调反映颜色的类别，例如红、绿、蓝指的就是用于表征颜色，色调反映颜色的类别，例如红、绿、蓝指的就是色调，色调是彩色光的最重要的属性。色调，色调是彩色光的最重要的属性。（c）色饱和度：）色饱和度：是指光呈现彩色的深浅程度（或浓度），同一色调的光，色是指光呈现彩色的深浅程度（或浓度），同一色调的光，色饱和度越高说明颜色越深。色饱和度又体现彩色的纯度，反映波长范围的大饱和度越高说明颜色越深。色饱和度又体现彩色的纯度，反映波长范围的大小，波长范围越窄，说明颜色越纯，饱和度越高。小，波长范围越窄，说明颜色越纯，饱和度越高。（d）色度：）色度：色调和色饱和度的统称，既说明光的颜色，又说明颜色的深浅。色调和色饱和度的统称，既说明光的颜色，又说明颜色的深浅。对于各种颜色的光都可用上面的属性表征对于各种颜色的光都可用上面的属性表征。（彩色系统，黑白系统）。（彩色系统，黑白系统）(1)光的基本参量1.4.2 三基色78 (2)三基色原理三基色原理1802年英国物理学家杨格提出：年英国物理学家杨格提出：在人的视网膜中可能存在在