氣體放電燈基本原理.ppt

1、第四章 氣體放電的基本原理,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,4.1 氣體放電的輻射,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,自持放電條件,e -1)=1,d,V,A,d,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,K,A,一. 輻射的形成方式,1. 激發(fā)態(tài)粒子回到低能級(jí)態(tài)(基態(tài))時(shí)的自發(fā) (受激)輻射線光譜E=h,2. 正負(fù)帶電粒子的復(fù)合輻射 連續(xù)譜,3. 帶電粒子的減速產(chǎn)生的軔致輻射,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,二. 線光譜,hnm =En -Em =eVnm =hc/nm,nm=1239/Vnm,VV nmnm,E0,Em,En,E,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理

2、,諸定昌,hmn,hn0,1. 不同元素的能級(jí)不同，其輻射的波長(zhǎng)不同 選擇性強(qiáng),2. 共振輻射的效率(特別是第一共振態(tài))最高,3. 能級(jí)之間的躍遷服從選擇定則,4. 線光譜輻射的功率密度Pnm,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,定義 Pnm =nn Anm hnm,Anm 從nm躍遷幾率,LTE下 nn由Boltzmann分布描述,nn =n0,gn,g0,exp(-,En,KT,Pnm=n0,gn,g0,Anm hnmexp(-,KT,En,Pnm：壓力p(n0)，溫度 T，能級(jí)性質(zhì)(En,Anm,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,5. 可見(jiàn)輻射的E范圍,E En-Em,E1

3、239,380780,E1.7ev(780nm)3.2ev(380nm,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,三. 分子的帶狀光譜,EEeEvEr,EEeEvEr,E,h,EeEvEr,h,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,以E e為主,分辨率不高時(shí)，為帶狀光譜,分辨率高時(shí)，有很多條譜線,大部分光譜在可見(jiàn)區(qū)及紫外區(qū)Ra,氣體放電燈矛盾：光效和顯色性,熱輻射光源矛盾：光效和壽命,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,四. 連續(xù)光譜,e +AA+E,a) h =E =Ei-Em,1,2,meve,2,Ve=0為連續(xù)譜,E,Ei,Em,1,2,meve,2,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基

4、本原理,諸定昌,1. 復(fù)合輻射（f-b躍遷,因?yàn)槁娮訚舛雀?maxwell)而且更容易與 正電子復(fù)合,當(dāng)v=0時(shí),0,Ei-Em,h,為頻率下限,c) 輻射總功率,PcrZ ne Te,4,2,3/2,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,b) 連續(xù)譜的特征,E,Em,En,h,h0,f-b,f-f,meve2 - meve2,meve2,1 2,1 2,1 2,2. 軔致輻射(f-f躍遷,e+A+A+e+E,a) h,1,2,me(Ve -Ve,b) 可證 Pcb Z ne Te,2,2,2,2,1/2,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,3.連續(xù)光譜產(chǎn)生的特點(diǎn),a)高氣壓大電流密度放電下，有強(qiáng)的連續(xù)光譜,b)放電蒸汽元素的Z越大，連續(xù)光譜越強(qiáng)，且 以復(fù)合輻射為主,c)高溫下，連續(xù)光譜以軔致輻射為主高,光源原理與設(shè)計(jì)氣體放電的基本原理,諸定昌,五. 氣體放電光源輻射的特點(diǎn),1. 工作溫度不受燈絲材料性質(zhì)的限制,