光可以由…产生处于激发态的物质而且,正如我们将要展示的,兴奋可以来自多种来源。构成物质的原子和分子通常会发出具有特定能量的光。发光可以是自发的,也可以是受刺激的。
在自发发射中,足够高的能量水平的物质可以通过发射具有特定能量的光子来放松——这是在火焰或放电灯中发生的过程。当处于激发态的物质被一个光子所摄动,并产生另一个光子时,就会产生受激发射,通常与被摄动的光子具有相同的能量和相位。这个现象就是产生激光发射的过程,在这个过程中,有许多相同波长的光子,彼此处于同一相位。
黑体辐射
一个物体在一定的温度下也会发出一种被称为光谱特征的光黑体辐射.考虑一个电流加在灯丝上的电丝。当电流给灯丝提供能量时,灯丝就会升温,开始发出红色的光,随着温度的升高,灯丝就会变成橙色,然后变成白色。对于一个被称为“黑体”的理论物体来说,这一过程是很好的理解的。我们的灯丝将近似于一个黑体,当灯丝从电能中获得能量时,它试图通过辐射其多余的能量来平衡其与周围环境的能量。它首先发射红外线,随着灯丝变得更热或有更多的能量,辐射更多地进入可见光谱。
温度为T的开尔文黑体的Wm-2 nm- 1sr -1的光谱辐亮度M由普朗克定律下图:
c是光速,h=普朗克常数,K =玻尔兹曼常数
人工光源的光谱辐照度一般偏离完美黑体辐射,但这种近似在许多应用中是有用的,通过测量受热物体的光谱输出,可以远程测量其温度。bob综合app官网登录例如,太阳光是由于一个物体在大约5,800K的黑体辐射特性(见下图):
产生光发射的激发源可以来自多种来源。下表提供了一些来源和示例,它们可以使用:
的名字 | 激励源 | 使用的例子 |
化学发光,化合光 | 化学反应 | 应急照明 |
阴极发光 | 电子束 | 电子束 |
声致发光 | 声音的能量 | 可能的化学反应 |
摩擦发光 | 摩擦能量 | 在黑暗中打开口香糖标签时会发光。 |
生物荧光 | 生物过程 | 萤火虫或水母发出的光 |
热释光 | 热能 | 用于考古年代测定 |
致发光 | 电压 | LED的光源 |
光致发光 | 光子 | 荧光标记 |
自由带电粒子加速度
光也可以由光产生自由带电粒子的加速度例如一个电子。这种发光被称为轫致辐射或“制动辐射”。x射线发射管的工作原理是:先用高压加速电子,然后通过将电子引导到金属目标上使电子快速减速。
一种被称为同步加速器的特殊粒子加速器可以用来产生范围广泛的高功率的光频率,用于研究物质。一个相关的效应是切伦科夫辐射,当带电粒子以比光速还快的速度通过介质时,就会产生切伦科夫辐射。这就产生了典型的蓝光,在含有核燃料的水塘中可以看到。
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