一、概述

　　荧光灯或者是节能荧光灯，是低气压汞蒸气气体放电光致发光电光源。其发光机理涉及到两个物理过程，即：气体放电物理和光致发光物理过程。气体放电与光致发光这两个物理过程，理论深奥，较难理解和把握。但是，气体放电与光致发光这两个物理过程，确实又是荧光灯或者是节能荧光灯研发设计、生产中，需要认真把握的两个基本领域。本文作者韩俭荣从深入浅出的角度，对气体放电中的基本粒子的相互作用和能量交换，给予概要的描述。仅供参考。不对之处，敬请斧正。

 

　　二、研究气体放电物理过程应把握的重点和目的

　　荧光灯管内部电离气体，在外加电场作用下的一切宏观现象及其运动规律。其技术机理是：微观领域中的各种粒子之间的相互作用及其能量传递、转化的规律。因此，研究气体放电物理过程，应重点把握：

　　1、把握荧光灯管内部电离气体，在外加电场的作用下，所发生的宏观现象及其运动规律。

　　2、把握荧光灯管内部电离气体的微观领域中，在外加电场的作用下，所发生的微观基本过程及其粒子之间相互作用的规律。（青岛法兰克微电子韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）

　　3、荧光灯管内部电离气体中，各种粒子所受到的外力，起主导作用的是外加电场力。各种粒子在相互作用中，其传递、转化的能量均是由电场能量转化而来的。

 

　　研究气体放电物理过程的目的：

　　把上述几个方面联系起来，透过宏观现象及其运动规律，来了解和理解微观领域中的微观基本过程及其运动规律。用微观领域中的粒子之间的相互作用机理及规律，来分析解释宏观现象及其运动规律。

 

　　三、研究气体放电物理过程应把握的几个物理概念

　　（一）、气体电离和电离气体

　　气体电离：在某种外力的作用下，电子获得能量从气体原子中脱离，这种现象就称为：气体电离。使气体原子发生电离的外力可以有多种。比如：温度升高，高压电场等等。

　　电离气体：气体原子发生电离后的气体媒质，就称为电离气体。电离气体中，有三种基本粒子，即：电子、正离子和中性原子。

 

　　（二）、气体放电与气体放电中的粒子

　　气体放电：如果使气体电离的外力是电场力，并且在外加电场力的作用下，电离气体中又形成传导电流，这个物理过程称之为：气体放电。

　　气体放电中的粒子：气体放电中的粒子与电离气体中的粒子不同。在气体放电过程中，有6中基本粒子存在。即：光子、电子、正离子、负离子、基态原子、激发态原子。

 

　　（三）、气体放电中粒子相互作用的核心

　　气体放电，是一个复杂的粒子运动体系。整个过程中涉及到上述6种粒子的状态及相互作用。气体放电中，6种粒子的能量状态、运动状态和电性状态是不同的。如光子的能量，决定于它的辐射频率。电子的能量决定于它的运动速度。（青岛法兰克微电子韩俭荣撰写的专题文章。有厂家将文章删掉作者的单位名称和作者的名字。而后，或者整篇或者大篇幅的，直接应用于自己的网站上。希望以后不要这样。）气体放电中，粒子的相互作用的核心：是其能量状态、能量交换和能量转化的规律。

 

　　（四）、气体放电中粒子的物理状态

　　气体放电中，粒子的相互作用规律，主要体现在其能量状态、能量交换和能量转化的运动过程中。这里包括其运动状态和电性状态，我们统称为：粒子的物理状态。气体放电中，粒子的物理状态是一个运动着的、复杂的体系。粒子之间都在发生着不同状态的相互作用，粒子也各自具有不同的物理状态。同一个粒子在与其它粒子发生相互作用的过程中，时时刻刻也具有不同的物理状态。在某一时刻，粒子可能是某种单一的物理状态，也可能是某种物理状态起主导作用的几种物理状态的复合状态。

 

　　（五）、气体放电中粒子的能量交换与转化

　　气体放电中，粒子相互作用时，相互交换和转化的能量有：动量、动能、位能和电荷。使粒子之间相互发生电离、复合、光子辐射、光子吸收等等基本物理现象。

 

　　气体放电中，粒子相互交换和转化的能量，同样是一个运动着的、复杂的体系。微观领域中，每一时刻都在进行着以某种能量占主导地位的能量交换与转化。

 

　　相互作用过程中交换和转化的的能量不同，相互作用的粒子其物理状态亦不同。比如能量交换中，动量和动能占主导地位时，粒子的物理状态将是以扩散和漂移运动为主。如在相互作用过程中交换的能量转化为位能，粒子的状态就会由基态变为激发态，粒子发生跃迁产生光辐射。如交换的位能足够多，粒子的状态就会发生电离。如在相互作用过程中只交换了电荷，粒子的电性状态就会发生变化，产生电子捕获和电子复合。

　　

　　（三）、辐射碰撞

　　在第一类非弹性碰撞中，原子发生能级跃迁产生光能量辐射。辐射出来的光子，又会被其它粒子吸收。光子的产生与发射和被其它粒子吸收这种微观领域的物理现象，我们就认定为光子与其它粒子之间发生相互作用，也就是说：光子与其它粒子之间发生了碰撞。在气体放电中，把这种碰撞称之为：辐射碰撞。

 

　　在荧光灯管内部的微观领域中，辐射碰撞与前面讨论的粒子碰撞过程有很多不同的特性。辐射碰撞前后的物理状态特征：

 

　　1、导致辐射碰撞的直接外力不是外加电场力，而是微观领域中的光辐射能量。

　　2、微观领域中的光辐射能量，是原子受激后发生能级跃迁将电场能量转化而来的。

　　3、辐射碰撞时，光子交出能量后就自动消失，光子自身就不存在了。

　　4、辐射碰撞时，当被碰撞的粒子是气体原子，如光子的交出的能量大于原子的激发能或电离能，气体原子就会被激发发生能级跃迁或发生电离。我们把辐射碰撞引起的原子的激发和电离现象，称之为：光致激发和光致电离。

　　5、荧光灯管内部的微观领域中，原子受激产生光辐射而发射光子，发射出来的光子又引起中性原子激发或电离。这种微观领域中辐射碰撞时粒子的物理状态，在荧光灯管气体放电光致发光的过程中具有很重要的意义。

　　6、禁锢辐射发生的机理。在荧光灯管内部的微观领域中，某区域内的原子受激发后，发生能级跃迁产生光辐射，辐射出光子。该光子又与其它原子发生辐射碰撞，被碰撞的原子吸收该光子的能量后，由基态被激发到激发态，发生能级跃迁产生光辐射，辐射出光子。新辐射出的光子的波长，与第一个受激原子所辐射出的光子波长相同。这种激发—辐射—碰撞—再激发—再辐射的过程，会连续不断的发生进行下去，一直到那个光子离开放电区域为止。把这种性质的辐射，我们称之为：禁锢辐射。

 

　　四、结论

　　1、荧光灯管内部电离气体，在外加电场作用下的一切宏观现象及其运动规律。均决定于微观领域中，粒子之间的相互作用及其能量传递、转化的规律。

　　2、微观领域中，粒子之间的碰撞种类不同，碰撞前后粒子的物理状态不同。

　　3、微观领域中，粒子之间的碰撞种类不同，碰撞过程中交换和转化的能量是不同的。

　　4、微观领域中，粒子在相互作用中，其传递、转化的能量均是由电场能量转化而来的。

　　5、微观领域中，粒子相互作用中起主导作用的外力是电场力。

　　6、控制外加电场力，会改变微观领域中，各种粒子之间的相互作用及其能量传递、转化的规律。

　　7、控制外加电场力，可以控制荧光灯管的宏观现象及其运动规律。