理论教育 能量传递的机理及相关因素分析

能量传递的机理及相关因素分析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:在此重点介绍能量传递。能量的传递主要通过4种方式来实现能量的传递与输运。能发生再吸收能量传递方式的条件是发光中心甲的发射光谱与发光中心乙的吸收光谱存在明显的重叠,只有这个条件满足了才会出现发光中心甲辐射出的光被发光中心乙有效吸收。不过两个中心离子之间如果要发生无辐射能量传递则受主的吸收光谱与施主的发射光谱存在一定的重叠是必要条件。激子的能量传输。

能量传递的机理及相关因素分析

通常发光中心吸收激发能量后会从基态跃迁到激发态。激发态是一种不稳定的状态,处在激发态的发光中心必然会返回基态,同时释放出能量,这种从激发态释放能量返回基态的过程称作去激发过程。去激发过程一般情况下可通过3种途径实现。

(1)辐射跃迁。处于激发状态的发光中心将能量以电磁波辐射的形式释放,并跃迁到基态。

(2)无辐射跃迁。通过电子与晶格之间的相互作用将激发状态所含有的能量转化为晶格振动的热能,并返回基态。

(3)能量传递。发光中心将自身激发态的能量传递给另一个发光中心,自己传递出能量后返回基态,承接激发能的发光中心,则基态跃迁到激发态。

在此重点介绍能量传递。能量的传递主要通过4种方式来实现能量的传递与输运。(www.daowen.com)

(1)再吸收。指发光材料的发光中心甲发出光后,发出的光波在材料内传播时被发光材料的另一发光中心乙重新吸收的一种现象。能发生再吸收能量传递方式的条件是发光中心甲的发射光谱与发光中心乙的吸收光谱存在明显的重叠,只有这个条件满足了才会出现发光中心甲辐射出的光被发光中心乙有效吸收。在再吸收过程中担任输运能量任务的是光子,因此传输的距离可以很远,并且这种传输过程受周围环境温度的影响较小。通常,在液体或气体中再吸收的能量传递方式较为普遍,这是因为发光中心离子在液体或气体中的距离一般都较远,所以光子作为能量传递媒介会比其他的能量传递方式更具有优势。不过再吸收现象也可能在固体材料中发生,但是在发光中心乙的吸收跃迁禁戒或在发光中心的电子与声子耦合较强的条件下,再吸收的能量传递方式就会变得很弱。

(2)无辐射能量传递。处于激发态的发光中心把激发能量传递给另一个发光中心是通过磁偶极子、电偶极子、电四极子或者交换作用等近场力的相互作用,使前者的发光中心(能量施主)从激发态返回到基态,而后者(能量受主)则由基态转变为激发态的过程。在无辐射能量传递基础上又分为共振能量传递和非共振无辐射能量传递两种。对于激发态与基态之间的能量差相等的两个发光中心,则这两发光中心之间的无辐射能量传递就是共振传递,而如果不相等,又要保证能量守恒,这时就需要声子来参与能量传递的过程,这种能量传递的方式就是非共振无辐射能量传递。不过两个中心离子之间如果要发生无辐射能量传递则受主的吸收光谱与施主的发射光谱存在一定的重叠是必要条件。

(3)激子的能量传输。作为激发中心的激子,能够与其他中心之间通过再吸收、共振传递等途径将获得的激发能传递出去,还可以通过激子自身的运动将获得的激发能从基质材料的一个地方传递到材料的另一地方。在离子晶体中,激子传递方式较为普遍且激子也可以将能量传输得相当远。

(4)载流子传输。能量的输运是借助半导体和光导材料中的载流子来扩散和漂移的,特征是电流或光电导。

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