宅在家中的你一定刷了不少剧，包括最近热映的《龙岭迷窟》。

　　精彩紧张的剧情和华丽逼真的特效抓足了我们的眼球，除此以外剧中还有奇奇怪怪的生物，比如黄河里的怪鱼，石窟里的超级大的蜘蛛，还有小说中神奇的发着蓝光的怪虫。

《精绝古城》九层妖塔中的火瓢虫发光（图片来源见水印）

　　这漂亮的光点多么令人神往，但是，昆虫为什么会发光呢？

 

　　光辐射

　　其实这是一种生物发光现象。我们都知道，光其实是一种电磁波，人类能看到的波段为400-760nm，称为可见光。

　　光辐射：以电磁波的形式传播的能量，可以用光学元件反射、成像和色散，这种能量及其传播过程称为光辐射。一般认为光辐射的波长在10nm到1mm之间。光辐射又可以分为紫外辐射、可见光辐射、红外辐射。

　　光辐射的类型

　　热辐射：温度在0 K以上的物体都会发生热辐射，一般在红外波段。热辐射是一种平衡辐射，与温度有关。物体达到500℃以后，辐射的可见部分就足够强了，比如烧红的铁，白炽灯的灯丝。

　　别忘了太阳这颗巨大而灼热的火球，是太阳系里热和光的最主要来源。太阳的表面温度高达5700℃，中心温度要达到1500万摄氏度。

含有巨大能量的太阳光（图片来源pexels）

　　发光：物质原子外的电子受到外界能量的激发，由基态跃迁到激发态; 电子在激发态不稳定，会向低能级跃迁，释放能量，如果以光子的形式释放，称为发光。各种发光物质，包括气体、液体、固体，除了受到外界激励的方式不同以外，都有大致相同的发光过程。

　　1.激发过程：物质内原子或电子从外界获取能量，由基态跃迁到高能态。

　　2.辐射跃迁过程：不稳定的高能态回到基态，释放光子。

　　发光是一种非平衡辐射，是将吸收的外界的能量转化为光能的过程。相比热辐射的大部分能量落到红外（热能），发光只在少数的发光中心进行，不会影响物体温度，因而可以更有效的获得我们需要的可见光，发光效率更高。

　　通常发光有一定的延续时间，也就是在外界激发作用停止后，发光不是突然消失而是逐渐减弱，这个过程也叫余辉。余辉时间长达几个小时，短则10-10秒。通常把激发时的发光（余辉时间小于10-8秒）叫做荧光；反之，激发停止后的发光叫做磷光。

　　发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的，因此这个过程很缓慢。所谓的“在黑暗中发光”的材料通常都是磷光性材料，比如夜明珠，其实就是一些天然的矿石白天经过阳光的曝晒发生激化，夜里发出美丽的磷光。

 美丽的夜明珠（图片来源于网络）

 

　　发光的分类

　　根据激励方式的不同，发光可以分为：

　　生物发光：

　　生物光是生物世界里的发光现象。除人们熟知的萤火虫外，原生动物、腔肠动物、软体动物、节肢动物、被囊动物和鱼类等，都有发光种类存在，约有40～50个生物类群。

　　生物本身因具有发光细胞或由发光细胞构成的发光器而发光。发光细胞能分泌荧光素和荧光素酶，荧光素在荧光素酶的催化作用下进行生物氧化，将生物能转化为光能。

　　你知道吗？萤火虫的发光即为典型的求偶信号。夜间，雄虫在林中飞翔时，以有节奏的闪光向配偶发出呼吁信号，而在树枝或草丛中爬行的雌虫则立即发出应答信号。点点幽光在暗夜中既美丽，又奇妙。

　　化学发光：

　　化学发光是指化学反应引起的发光。某些化学反应，特别是氧化反应释放的能量可以激发电子。

《鬼吹灯之寻龙诀》中的磷石燃烧发光（来源见水印）

　　营造气氛的最佳选择——荧光棒，就是通过化学反应获得的能量。荧光棒外层包裹聚乙烯塑料，内有玻璃管夹层。玻璃管内装有过氧化氢溶液，玻璃管外装有酯类物质和荧光染料的混合液。摇动、弯曲、揉搓荧光棒，玻璃夹层便会破裂，过氧化氢与酯类物质发生反应，能量传递给荧光染料，再由染料发光。

演唱会上的灯海（图片来源见水印）

　　光致发光（PL）：

　　光致发光指用外来光激发物体引起的发光现象。

　　光致发光材料的应用非常广泛:在建筑行业, 用于交通路面管理标识、牌匾、园林及寺庙建筑等;在涂料工业方面, 发光涂料可用于旅游景点、街景娱乐场所等处的夜间装饰;以塑料为载体的发光 塑料制品可用于工艺品、装饰品、玩具等领域;发光漆可应用于交通 标志、船舶安全标志、警告标志、公共信息标志等。

　　例如生活中的日光灯，利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线，荧光粉被激发，发出可见光。

　　1960年，美国物理学家梅曼发明了世界上第一台激光器。所谓激光，指受激辐射光放大。当一定频率的光子入射时，会引发粒子以一定的概率，由高能级跃迁到低能级，并释放与入射光子完全相同的光子。激光比普通光源方向性好，亮度更高。

荧光灯（图片来源于网络）

利用激光进行灯光秀（图片来源pexels）

　　电致发光（EL）：

　　电致发光指通过电场或电流产生的光。

　　日光灯是一种气体放电灯，其实是电致发光和光致发光的结合。气体在强电场下，其中的带电粒子（电子和离子）被加速，与气体中的原子或分子碰撞，使之电离产生更多带电粒子。气体开始导电，在这个过程中粒子碰撞被激发到高能态，跃迁回低能态时就会发光。

利用气体放电的霓虹灯（图片来源pexels）

　　我们平常所说的发光二极管LED，是通过给半导体加电压，其中的电子空穴复合发光。

　　2014年诺贝尔物理学奖获奖者是发明了高亮度蓝色发光二极管的三位日本物理学家：赤崎勇、天野浩和中村修二。

纽约时代广场的LED显示屏（图片来源pexels）

　　阴极射线发光（CL）：

　　阴极射线发光指由电子束激发发光材料的发光。电子束的电子能量通常在几千至几万电子伏特，入射到发光材料中产生大量次级电子，离化和激发发光中心产生发光。主要用于雷达、电视、示波器和飞点扫描等方面。

雷达显示屏（图片来源于网络）

　　放射线和高能粒子发光（RL）：

　　放射线发光指各种射线（αβγ射线等）激发的发光，上述射线均具有高能量，通过轰击材料产生的次级电子进行发光。

　　例如Al2O3: C材料在接受照射的过程中会立刻产生辐射发光，这为剂量监测的实时测量提供了理论依据；CsI(Na)晶体具有光产额高、机械性能好等优点，广泛应用于伽马射线探测、暗物质探测及深空探测等核辐射探测国际前沿领域。

　　极光是地球周围的一种大规模放电现象，来自太阳的高能粒子，在地球磁场作用下进入南北两极，经过地球大气层时与大气中的原子分子碰撞，形成极光。

美丽的极光（图片来源pexels）

　　声致发光：

　　当强大的声波作用于液体的时候，液体中会产生一种“声空化”现象——在液体中产生气泡，气泡随即坍塌到一个非常小的体积，内部的温度可以超过10万摄氏度，过程中会发出瞬间的闪光。

　　当一轮红日从东方升起，

　　新的一天开始，

　　我们沐浴在温柔的阳光里；

　　当夜幕开始降临，华灯初上，

　　我们穿梭于灯火辉煌的城市中；

　　走进仲夏，

　　我们能看到萤火虫幽幽的光点；

　　仰望天空，

　　我们能见到雨后漂亮的彩虹；

　　潜入海中，

　　我们会看见发光的鱼；

　　走向极地，

　　我们能领略绚丽的极光。

　　光为我们带来能量，

　　也为我们带来方便。

　　现在置身这多彩的世界里，

　　看见的不仅生活中光，

　　也看见了光背后的知识！

 

　　参考文献：

　　[1]. 黄如衡. 低温磷光分析原理与应用[M]. 2008年3月1日

　　[2]. 形形色色的光源[OL].http://opt.cas.cn/kpyd/kpwz/201812/t20181218_5217801.html

　　[3].朱士洲. Al2O3:C材料辐射发光研究现状[J]. 核电子学与探测技术. 2015(9):871-874

　　[4]. 胡俊鹏. CsI(Na)晶体的辐射发光特性及探测性能研究[D]. 华北电力大学(北京) , 2015

　　[5]. 高晓明. 光致发光材料的研究与进展[J]. 科技进步与对策. 2003, 增刊：276-277

　　[6]. 胡芳碧. 生物光[OL]. 科普中国科学百科. https://cloud.kepuchina.cn/search/imgText?id=442595