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谈 谈 荧 光

    荧光一词最早可追溯到1852年英国科学家斯托克斯•斯托克斯在观察奎宁和叶绿素的发光现象时，意外地发现这种光的波长比入射光的波长稍长一点。经过深思和反复验证，才判明这种现象不是由于光的漫射作用所造成的，而是由于这些物质吸收了光线并重新发出不同波长的光而引起的，于是他把这种光称为荧光。从那时起这一名称就一直沿用至今。
    那么荧光究竟是怎样产生的呢？要简略地回答这个问题，并不容易，还得从原子结构说起。原子，它的直径大约只有亿分一厘米。按照原子论，原子可以处在不同的能量状态——能级之中，原子轨道是一个一个地分开来的，而不是连续性的。正常状态下原子中的电子在最低能级的轨道上运动，在外界的影响下，如果原子获得能量，电子就能跃迁到较高能级的轨道上运动，这种能量可以多种方式提供，通常是紫外线或X射线。原子吸收后，由基态跃迁到激发态，当它由激发态回到基态时，就发出了一定波长的可见光，也就是可看到的荧光。

    如右图所示：图中的E0、E1、E2、E3表示原子的能级。当外界光波入射，本处于能级E0的电子，受到激发，向E1、E2、E3跃迁。但在高能级上电子状态并不稳定，会向下返回低能级，方式有两种，一为2表示的自发发射；二为3表示的无辐射跃迁。前者有光出射，后者无。由4表示的电子从能级E1回到基态过程

中发出的光才是荧光，称为受激发射。实际原子能级图远比该图复杂得多，发光过程也没有这么简单，这里只是表明概念而已。
    荧光有着广范的运用。常见的荧光灯就是一个例子。荧光灯管内部被抽成真空再注入少量的水银，灯管电极的放电使水银发出紫外波段的光，这些紫外光是不可见的，并且对人体有害。在灯管内壁覆盖了一层称作磷（荧）光体的物质，它可以吸收那些紫外光并发出可见光。
    在显像方面，也要用到荧光的原理。1964年美国在彩色电视机显像管中应用了氧化钇铕荧光粉，使画面的亮度提高40%，并增加了显像的鲜明度，解决了红色色调差，亮度不够的问题。后来人们又制备了绿色、蓝色和白色稀土荧光粉，使显像更为鲜明逼真。
    现在广为推广的“节能灯”也是种稀土荧光灯，这种光源在达到同样光能输出的前提下，只需耗费普通白炽灯用电量的1/5至1/4，从而可以节约大量的照明电能和费用。
    在医院用X光机诊断病例时，人们使用了X光稀土荧光增感屏，增感屏上的荧光粉将X射线转换成可见光，使软胶片感光，其效率可提高5～8倍，这样就大大地缩短了曝光时间，减少了X射线对人体的危害，提高了工作效率，延长了X光机的寿命，增加了诊断的精确度。
    在机械工业中，借助稀土增感屏进行X射线探伤，其亮度增加5～20倍，即使材料中有极微小的裂纹，砂眼也能准确地探测出来。
    另外，可用荧光粉制做捕虫灯、光化学灯和医疗用灯，用荧光粉制成的飞点扫描管、电子显微镜、二次电子探测器、水下激光电视、激光显示器和采用荧光标记的链终止剂所得到的DNA测序图等等，都为现代化的科学技术提供了可靠的保证。由此可见荧光是人们工作、学习和生活中必不可少的一种光，它给各行各业带来了光明。

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编写日期：2012年4月11日；修改日期：2018年1月8日