小宝：牛老师，上次您介绍了稀土用作磁性材料后，我上网查了一下，看到稀土是发光材料，但我不懂得物质怎么会发光，稀土究竟是什么发光材料?稀土作激光材料又是怎么回事?牛老师：物质发光有的是化学变化，有的是物理变化。柴禾点燃了，发光、发热，旧物质转化为新物质。一部分化学能转化为热和光，是化学变化。一块铁在火焰上加热，铁块温度上升，也会发光，是铁原子激烈运动将能量以光的形式向外辐射，随着温度上升，铁块发出的光由红渐渐转为黄直至白光，铁还是铁，没有变成其他物质。是物理变化。稀土作为光源发光，都是物理变化，不过不是加热而是通电，是将电能转化为光能。
　　小宝：电能是怎么转化为光能的呢?
　　牛老师：电能转化为光能的形式是多种多样的。100年前爱迪生发明了钨丝灯泡。一直用到今天，是让电流通过钨丝，电流将钨丝加热而发光。电能就转化为热能和光能了，钨丝温度越高，光的颜色就越白、越亮，叫做白炽灯。钨丝受热会挥发成气态冷凝在灯泡内壁，使灯泡变黑，而且因钨挥发使灯丝变得越来越细，电阻越来越大，直至烧断。尽管后来对钨丝白炽灯作了种种改良，仍逃脱不了最后被淘汰的命运。据说各国都制定了淘汰白炽灯的时间表。我国定于2017年淘汰白炽灯。
　　小宝：我知道，现在提倡节能减排，大家都在用节能灯代替白炽灯。节能灯是怎么发光的?
　　牛老师：节能灯不同于白炽灯，它发射的光是间接的，电流先使填充在灯内的气体(氩和汞)电离，当电离形成的离子从激发态返回较低能态时就释放出紫外线，紫外线撞击涂在灯管内壁上的发光涂料，涂料被激发，发射出一定波长的光，后者的波长不同于入射的光，被称为荧光，因此，节能灯被称为气体放电——荧光灯。日光灯也是同一类灯，和节能灯有多处不同，最重要的不同是灯壁上的涂料。日光灯的涂料主要是磷灰石(卤磷酸钙)，而节能灯的涂料是氧化物或铝酸盐，因此节能灯的正式名称是稀土三基色荧光灯。所谓三基色，是指红色、绿色和蓝色，这三种光合在一起就得到白光。稀土元素三基色荧光粉采用不同的基质。红荧光粉的基质是氧化钇，绿荧光粉的基质是铝酸镁铈，蓝色荧光粉的基质是铝酸钡镁，基质本身不会发红、绿、蓝光，需要添加被称为激活剂的少量的稀土才行，红荧光粉的激活剂是铕(Eu³ )，绿荧光粉的激活剂是铽(Tb³ )，蓝荧光粉的激活剂是铕(Eu² )。小宝，你知道在稀土三基色荧光粉里有几种稀土元素?
　　小宝：可以查元素周期表吗?
　　牛老师：当然可以，记忆和掌握知识固然重要，会查找知识更为重要。
　　小宝：查到了!钇、铈、铕和铽是稀土元素，其中后3种属于镧系元素。为什么稀土会成为三基色荧光粉的重要组分?
　　牛老师：问得好!学问学问，既要学，更要问。问比学常常更重要。至于为什么恰好稀土能作为三基色发光材料，这个问题涉及太多的光谱学知识，简单说，跟电子跃迁有关，你要完全懂得还缺乏基础，可以作为一个问题留在脑中，等长大了，知识丰富了，学习了光谱学再去认识，而且在头脑中留下一些问题可以变成学习的动力。
　　小宝；对了，我读到的稀土发光材料好像有一种叫做“镝灯”的应用。
　　牛老师：是的，镝灯是一种金属卤化物灯，不同于白炽灯，也不同于节能灯，属于高强度气体放电灯。高强度气体放电灯使用石英玻璃外壁，内部不是用钨丝释放电子而是用电极。填充的气体是在高压下形成电弧，而不像节能灯是低压下产生紫外线。有许多种高强度气体放电灯不使用荧光粉，金属卤化物灯就是其中之一，即将金属卤化物固体装入灯内，在高温下变成气体，释放原子光谱和分子光谱，跟填入灯内的气体如汞、钠、氙等一起构成白色光。镝灯里装的是汞、碘化镝和碘化亚铊。稀土发光材料的用途很广泛。跟我们生活离得最近的莫过于彩色电视机的荧光屏。近年来，LED作为新一代光源上升势头凶猛，大有替代白炽灯、日光灯乃至节能灯的劲头。发射白光的发光二极管(LED)用的也是三基色稀土荧光粉。此外，夜光粉、荧光塑料等也广泛使用稀土荧光粉，而且其发展和研究远未完成。最后，还有你关心的稀土激光材料，最重要的叫做石榴石型激光材料。下次再讨论吧。
　　做一做：请你到网络上搜索一下，究竟有多少种不同类型的灯?哪些灯用到了稀土元素?
　　责任编辑侯秀姣