《氣體放電與光源》課程教學(xué)大綱

1、氣體放電與光源GasDischarge and Light Sources一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課程課程學(xué)分：2學(xué)分課程學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)，其中講課：32學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：選修開課學(xué)期：第8學(xué)期先修課程：普通物理、高等數(shù)學(xué)、數(shù)理方法、線性代數(shù)適用專業(yè)：物理學(xué)，應(yīng)用物理學(xué)教 材：氣體放電, 國防工業(yè)出版社，2012年，武占成,張希軍,胡有志。開課單位：物理與光電工程學(xué)院二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)氣體放電是人們在自然界與日常生活中常常碰到的現(xiàn)象，如閃電、日光燈等，它一般是指在電場作用下或其他激活方法使氣體電離，形成能導(dǎo)電的電離氣體。氣體放電是產(chǎn)生低溫等離子體的主要途徑。所謂的低溫等離子體是區(qū)

2、別于核聚變中高溫等離子體而言的。低溫等離子體物理與技術(shù)在經(jīng)歷了一個(gè)由20世紀(jì)空間等離子體研究向以材料及微電子為導(dǎo)向的研究領(lǐng)域的重大轉(zhuǎn)變之后，現(xiàn)在已經(jīng)成為具有全球影響的重要課題，其發(fā)展對于高科技經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及傳統(tǒng)工業(yè)的改造有著巨大的影響。本課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生掌握氣體放電的基本物理過程、氣體放電等離子體概論、氣體放電基本原理和基本方法。要求學(xué)生熟悉氣體放電理論的物理圖像，掌握基本概念，同時(shí)為后續(xù)的專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程主要任務(wù)是：學(xué)習(xí)湯森放電與氣體擊穿、輝光放電、電弧放電、火花放電、電暈放電等。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1. 氣體物質(zhì)原子物理模型（2學(xué)時(shí)） （1）了解氣體放電中的基本粒子；（

3、2）掌握單電子系統(tǒng)及量子數(shù)、多電子系統(tǒng)及電子組態(tài)、l-s耦合等；（3）掌握原子能級和分子能級。重點(diǎn)：單電子系統(tǒng)及量子數(shù)、l-s耦合；難點(diǎn)：原子能級和分子能級。2. 氣體放電的基本物理過程（4學(xué)時(shí)）（1）理解激發(fā)與電離；（2）理解平均自由程與碰撞截面；（3）掌握氣體中電子能量分布、帶電粒子在氣體中的運(yùn)動；（4）理解輻射復(fù)合、離子復(fù)合。重點(diǎn)：平均自由程與碰撞截面、氣體中電子能量分布、帶電粒子在氣體中的運(yùn)動；難點(diǎn)：平均自由程與碰撞截面、氣體中電子能量分布。3. 氣體放電等離子體概論(4課時(shí))（1）掌握等離子體的電中性和德拜屏蔽；（2）掌握等離子體鞘層；（3）了解等離子體的基本概念及其分類；（4）理解

4、等離子體振蕩；（5）掌握等離子體判據(jù)；（6）掌握研究相似性原理的目的、氣體放電的相似定律；重點(diǎn)：等離子體的電中性和德拜屏蔽、研究相似性原理的目的、氣體放電的相似定律；難點(diǎn)：等離子體的電中性和德拜屏蔽、氣體放電的相似定律。4. 湯森放電與氣體擊穿(4課時(shí))（1）理解氣體放電的伏安特性；（2）掌握湯森放電理論；（3）掌握氣體擊穿與帕刑定律；（4）理解羅果夫斯基空間電荷理論；重點(diǎn)：湯森放電理論、氣體擊穿與帕刑定律；難點(diǎn)：湯森放電理論、氣體擊穿與帕刑定律。5. 輝光放電(4課時(shí))（1）掌握正常輝光放電結(jié)構(gòu)和分布；（2）掌握輝光放電的陰極區(qū)、輝光放電的正柱區(qū)、輝光放電的陽極區(qū)；（3）理解空心陰極放電；（

5、4）了解各種氣壓條件的輝光放電；重點(diǎn)：正常輝光放電結(jié)構(gòu)和分布、輝光放電的陰極區(qū)、輝光放電的正柱區(qū)、輝光放電的陽極區(qū)；難點(diǎn)：輝光放電的陰極區(qū)、輝光放電的正柱區(qū)、輝光放電的陽極區(qū)。6. 電弧放電（4課時(shí)）（1）理解電弧放電的基本性質(zhì)；（2）了解電弧放電的結(jié)構(gòu)及其特性；（3）了解伏安特性；（4）了解不同氣壓下的電弧放電。重點(diǎn)：電弧放電的結(jié)構(gòu)及其特性、伏安特性；難點(diǎn)：電弧放電的結(jié)構(gòu)及其特性、伏安特性。7. 火花放電（4課時(shí)）（1）理解火花放電的特征、火花放電常用電路；（2）掌握火花放電擊穿條件、流注理論、泡利矩陣；重點(diǎn)：火花放電擊穿條件、流注理論、正、負(fù)流注的發(fā)展機(jī)理；難點(diǎn)：流注理論、流注的形成機(jī)理、

6、正、負(fù)流注的發(fā)展機(jī)理。8. 電暈放電（2課時(shí)）（1）理解電暈放電的基本性質(zhì)；（2）掌握電暈放電閾值判據(jù)、電暈放電機(jī)理、連續(xù)電暈放電的伏安特性；重點(diǎn)：電暈放電機(jī)理、連續(xù)電暈放電的伏安特性；難點(diǎn)：電暈放電閾值判據(jù)、電暈放電機(jī)理、連續(xù)電暈放電的伏安特性。9. 氣體放電光源（4課時(shí)）（1）理解氣體放電光源的優(yōu)缺點(diǎn)；（2）掌握氣體放電光源的原理、典型的氣體放電光源的特性；重點(diǎn)：氣體放電光源的原理、典型的氣體放電光源的特性；難點(diǎn)：氣體放電光源的原理。四、課程考核（1）作業(yè)和報(bào)告：作業(yè)：4-6次，課程論文：0-1篇；（2）考核方式：建議采用閉卷考試（3）總評成績計(jì)算方式：平時(shí)成績（20-30%）+期末考試成績（70-80%）（4）是否使用多媒體：教學(xué)活動的開展可以采用傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代技術(shù)的有機(jī)統(tǒng)一五、參考書目氣體放電型照明光源