发光学与发光材料课程教学大纲(精)

《发光学与发光材料》课程教学大纲

一、《发光学与发光材料》课程说明

（一）课程代码：08131106

（二）课程英文名称：Luminescence and Luminescent Materials （三）开课对象：材料物理专业 （四）课程性质：

《发光学与发光材料》是材料物理专业的一门专业任意选修课。本课程的目的在于介绍发光的基本理论和基本知识，掌握发光这一过程中的物理原理和规律，对目前发光材料在生产生活中的应用和发展有较深入的了解。 （五）教学目的

通过发光学与发光材料的教学，使学生了解发光的定义及分类、掌握发光基本物理过程及现象，对半导体发光、分立中心发光、特殊结构物质的发光有所了解，了解发光在照明、灯源、显示、探测领域的应用，了解发光材料制备、表征、测量、分析的基本方法。

（六）教学内容

本课程主要包括发光的定义及分类、基本物理过程及现象、半导体的发光、分立中心的发光、特殊结构物质的发光、发光动力学问题的计算机模拟、发光在照明和其他光源中的应用、显示技术、发光在探测中的应用、主要发光材料、发光材料的制备、发光材料的表征及测量技术、视觉与颜色、发光分析、同步辐射原理与应用简介等几个部分。通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。

（七）教学时数

教学时数：36学时 学分数： 2学分 教学时数具体分配：

教 学 内 容 第一章 发光的定义及分类 第二章 基本物理过程及现象 第三章 半导体的发光 第四章 分立中心的发光 第五章 特殊结构物质的发光 第六章 发光动力学问题的计算机模拟 第七章 发光在照明和其他光源中的应用 第八章 显示技术 第九章 发光在探测中的应用 讲授 1 5 5 4 2 1 3 2 2 实验/实践 合计 1 5 5 4 2 1 3 2 2 第十章 主要发光材料 第十一章 发光材料的制备 第十二章 发光材料的表征及测量技术 第十三章 视觉与颜色 第十四章 发光分析 第十五章 同步辐射原理与应用简介 合 计 （八）教学方式

以多媒体教学手段为主要形式的课堂教学。 （九）考核方式和成绩记载说明

2 3 2 1 2 1 36 2 3 2 1 2 1 36 考核方式为考查。严格考核学生出勤和作业情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格。综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40% ，期末成绩占60% 。

二、讲授大纲与各章的基本要求 第一章 发光的定义及分类

教学要点：

通过本章的教学使学生： 1 了解发光的定义 2 了解发光的分类 教学时数：1学时 教学内容： 第一节 发光的定义 第二节 发光的分类

考核要求：

1、 发光的定义（识记） 2、 发光的分类（识记）

第二章 基本物理过程及现象

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 掌握光的吸收、反射及折射；掌握Einstein关系；掌握谱线线型及宽度 2 了解相干瞬态过程、辐射场量子化；掌握电子-声子耦合、能量传递 3 了解光学非线性效应

教学时数：5学时

第一节 光的吸收、反射及折射

第二节 Einstein关系和Einstein自发辐射系数

第三节 谱线的宽度和线形 第四节 相干瞬态过程

第五节 量子化的辐射场与原子的相互作用 第六节 电子-声子耦合 第七节 能量传递 第八节 光学非线型

考核要求：

1、 光的吸收、反射及折射（领会）；掌握Einstein关系（领会）；掌握谱线线

型及宽度（识记）

2、 相干瞬态过程、辐射场量子化（领会）；掌握电子-声子耦合、能量传递（领

会）

3、 光学非线性效应（识记）

第三章 半导体的发光

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解能带模型（直接带与间接带）；掌握杂质与缺陷；了解P-n结电学性质；掌

握直接跃迁与间接跃迁

2 了解发光中心及缺陷；掌握复合发光及其衰减规律

3 了解激子发光、施主-受主对发光、等电子中心发光、p-n结发光 教学时数：5学时

第一节 能带模型、直接带与间接带 第二节 杂质与缺陷

第三节 电学性质，P型与n型导电性 第四节 直接跃迁与间接跃迁 第五节 发光中心及缺陷 第六节 复合发光及其衰减规律 第七节 激子发光 第八节 施主-受主对发光 第九节 等电子中心发光 第十节 高激发密度下的发光 第十一节 p-n结发光

第十二节 单注入与双注入式发光

考核要求：

1、 能带模型（直接带与间接带）；杂质与缺陷；P-n结电学性质；直接跃迁与

间接跃迁（领会）

2、 发光中心及缺陷；复合发光及其衰减规律（领会）

3、 激子发光、施主-受主对发光、等电子中心发光、p-n结发光（了解）

第四章 分立中心的发光

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 掌握能级在低对称下的劈裂、选择定则、状态混杂，了解能级结构的计算 2 了解稀土离子的能级和跃迁；了解过渡金属离子的能级结构；了解其他分立发

光中心的能级结构

3 掌握分立发光中心的发光过程、上转换发光、量子剪裁 教学时数：4学时

第一节 群论在分立中心研究中的应用 第二节 稀土离子的能级和跃迁 第三节 过渡金属离子的能级结构 第四节 其它分离发光中心的能级结构 第五节 分立中心的发光过程 第六节 上转换发光 第七节 量子剪裁

考核要求：

1、 能级在低对称下的劈裂、选择定则、状态混杂（领会），能级结构的计算（了

解）

2、 稀土离子的能级和跃迁，过渡金属离子的能级结构，其他分立发光中心的

能级结构（了解）

3、 分立发光中心的发光过程、上转换发光、量子剪裁（领会）

第五章 特殊结构物质的发光

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解半导体超晶格和量子阱的发光、半导体量子线和量子点的发光 2 了解多孔硅的发光、非晶态半导体的发光 教学时数：2学时

第一节 半导体超晶格和量子阱的发光 第二节 半导体量子线和量子点的发光 第三节 多孔硅的发光 第四节 非晶态半导体的发光

考核要求：

1、 半导体超晶格和量子阱的发光、半导体量子线和量子点的发光（了解） 2、 多孔硅的发光、非晶态半导体的发光（了解）

第六章 发光动力学问题的计算机模拟

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解随机变量的模拟、发光的模拟

2 了解能量传递过程的模拟、相干瞬态现象的模拟 教学时数：1学时 第一节 随机变量的模拟 第二节 发光的模拟 第三节 能量传递过程的模拟 第四节 相干瞬态现象的模拟

考核要求：

1、 随机变量的模拟、发光的模拟（了解）

2、 能量传递过程的模拟、相干瞬态现象的模拟（了解）

第七章 发光在照明和其他光源中的应用

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解灯用发光材料和辐射光源、荧光灯 2 了解高压汞荧光灯、金属卤化物灯和钠灯 3 了解荧光灯用发光材料、高压汞灯用发光材料 4 了解弱光源、白光发光二极管

教学时数：3学时

第一节 灯用发光材料和辐射光源 第二节 荧光灯 第三节 高压汞荧光灯 第四节 金属卤化物灯和钠灯 第五节 荧光灯用发光材料 第六节 高压汞灯用发光材料 第七节 弱光源 第八节 白光发光二极管

考核要求：

1、 灯用发光材料和辐射光源、荧光灯（了解） 2、 高压汞荧光灯、金属卤化物灯和钠灯（了解） 3、 荧光灯用发光材料、高压汞灯用发光材料（了解） 4、 弱光源、白光发光二极管（了解）

第八章 显示技术

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解阴极射线发光、光致发光等离子体显示

2 了解注入发光、电致发光、矩阵多像元显示的驱动及控制 教学时数：2学时 第一节 阴极射线发光 第二节 光致发光等离子体显示 第三节 注入发光 第四节 电致发光

第五节 矩阵多像元显示的驱动及控制

考核要求：

1、 阴极射线发光、光致发光等离子体显示（了解）

2、 注入发光、电致发光、矩阵多像元显示的驱动及控制（了解）

第九章 发光在探测中的应用

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解x射线和物质的作用、医学x射线影像探测 2 了解x射线发光材料、计算x射线影像、x射线无损检测 3 掌握热释光剂量探测、电离辐射荧光探测 教学时数：2学时

第一节 x射线和物质的作用 第二节 医学x射线影像探测 第三节 x射线发光材料 第四节 计算x射线影像 第五节 x射线无损检测 第六节 热释光剂量探测 第七节 电离辐射荧光探测

考核要求：

1、 x射线和物质的作用、医学x射线影像探测（识记）

2、 x射线发光材料、计算x射线影像、x射线无损检测（识记） 3、 热释光剂量探测、电离辐射荧光探测（领会）

第十章 主要发光材料

教学要点：

通过本章的教学使学生： 1 了解基质、发光中心 教学时数：2学时 第一节 基质 第二节 发光中心

考核要求：

1、 基质、发光中心（识记）

第十一章 发光材料的制备

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 掌握原材料的制备和提纯、发光材料粉体的制备及其他高温制备发光材料粉

体的方法

2 掌握溶液法制备发光材料、纳米发光材料的制备 3 了解发光材料的优化和新发光材料的探索 教学时数：3学时

第一节 原材料的制备和提纯 第二节 发光材料粉体的制备

第三节 其他高温制备发光材料粉体的方法 第四节 溶液法制备发光材料 第五节 纳米发光材料的制备

第六节 发光材料的优化和新发光材料的探索

考核要求：

1、 原材料的制备和提纯、发光材料粉体的制备及其他高温制备发光材料粉体

的方法（识记）

2、 溶液法制备发光材料、纳米发光材料的制备（识记） 3、 发光材料的优化和新发光材料的探索（了解）

第十二章 发光材料的表征及测量技术

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 掌握光致荧光光谱的测量、时间分辨、形貌测量 教学时数：2学时

第一节 光致荧光光谱的测量 第二节 时间分辨 第三节 形貌测量

考核要求：

1、 光致荧光光谱的测量、时间分辨、形貌测量（领会）

第十三章 视觉与颜色

教学要点：

通过本章的教学使学生：

1 了解视觉及其形成过程；了解三基色原理及CIE表色系统 2 掌握色温、相关色温和光色 3 了解显色指数 教学时数：1学时 第一节 视觉

第二节 颜色及CIE表色系统 第三节 色温、相关色温和光色 第四节 显色指数

考核要求：

1、 视觉及其形成过程；三基色原理及CIE表色系统（识记、领会） 2、 色温、相关色温和光色（识记） 3、 显色指数（识记）

第十四章 发光分析

教学要点：

通过本章的教学使学生： 1 了解荧光分析法的原理及应用 2 了解稀土元素发光分析

3 了解化学（生物）发光原理及其应用 教学时数：2学时

第一节 荧光分析法的原理及应用

第二节 稀土元素发光分析

第三节 化学（生物）发光原理及其应用 考核要求：

1、 荧光分析法的原理及应用（识记） 2、 稀土元素发光分析（识记）

3、 化学（生物）发光原理及其应用（识记）

第十五章 同步辐射原理与应用简介

教学要点：

通过本章的教学使学生： 1 了解同步辐射原理 2 了解同步辐射应用 教学时数：1学时 第一节 同步辐射原理 第二节 同步辐射应用研究

考核要求：

1、 同步辐射原理（识记） 2、 同步辐射应用（识记）

三、推荐教材和参考书目

1、《发光学与发光材料》，徐叙瑢、苏勉曾主编，化学工业出版社，2004 2、《无机光致发光材料及应用》，张中太、张俊英编著，化学工业出版社，2005 3、《固体光谱学》，方容川，中国科学技术大学出版社，2001 4、《固体发光材料》，孙家跃，化学工业出版社，2003 5、《蓄光型发光材料及其制品》，肖志国，第二版，化学工业出版社，2005 6、《稀土发光材料》，张希艳等，国防工业出版社，2004 7、《有机电致发光材料及其应用》，滕枫、侯延冰等，化学出版社，2006-6-27 8、《半导体光谱和光学性质》，沈学础，第二版，科学出版社，2002

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