“冷光”这个词，从字面上看，会让人联想到“温度低的光”，但实际上，冷光的核心定义并不是指光的温度低，而是指它产生光的过程不伴随或只伴随极少的热量产生。
这是一种与“热辐射”或“白炽发光”相对的发光方式。
（图片来源网络，侵删）
核心定义：什么是冷光？
冷光是指物体在发光过程中，其内部的化学能、电能或生物能直接转化为光能，而不经过热能这个中间步骤（或热能极少）的发光现象。
为了更好地理解，我们把它和我们最熟悉的“热光”做个对比：
| 特性 | 冷光 | 热光 (以白炽灯为例) |
|---|---|---|
| 发光原理 | 直接能量转换（化学能、电能、生物能 → 光能） | 热辐射（电能 → 热能 → 光能） |
| 核心过程 | “冷”过程，主要依靠激发电子或化学反应 | “热”过程，通过加热物体至高温发光 |
| 能量效率 | 高，大部分能量直接转化为光，能量浪费少。 | 低，大部分能量以热的形式散失，只有少部分转化为光。 |
| 光谱特征 | 光谱不连续，通常是特定波长的光，颜色纯，呈“线状光谱”。 | 光谱连续，是包含各种颜色的“黑体辐射”，颜色由温度决定。 |
| 温度感觉 | 发光体本身温度较低，甚至可以触摸（如LED灯珠）。 | 发光体温度极高（白炽灯丝可达2000-3000°C），绝对不能触摸。 |
| 典型例子 | 萤火虫、LED灯、荧光灯、电视屏幕、深海生物 | 白炽灯、蜡烛、太阳、火把 |
冷光的主要类型和原理
冷光的产生方式多种多样,主要可以分为以下几类：
生物发光
这是最神奇的一种冷光,由生物体内的化学反应产生。
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- 原理：生物体内的荧光素在荧光素酶的催化作用下，与氧气发生氧化反应,将化学能直接转化为光能。
- 例子：
- 萤火虫：我们最熟悉的例子,腹部发光器闪烁的光。
- 深海鱼类：如鮟鱇鱼，头顶的“灯笼”就是利用冷光吸引猎物。
- 发光蘑菇：某些种类的蘑菇在黑暗中会发出幽幽的绿光。
化学发光
原理与生物发光类似,但是由非生物的化学反应产生。
- 原理：两种或多种化学物质混合，发生化学反应,释放的能量以光的形式发出。
- 例子：
- 荧光棒：折断荧光棒，让两种化学液体混合，就会发光，反应结束后,光也就消失了。
- 夜光棒：用于演唱会、露营等,安全且无需电源。
电致发光
通过电场直接激发物质发光。
- 原理：施加电场使材料中的电子被激发，当电子从激发态返回基态时,以光子的形式释放能量。
- 例子：
- LED灯 (Light Emitting Diode)：这是目前最主流、最高效的冷光源，电流通过半导体芯片,电子与空穴复合直接发光。
- EL灯 (Electroluminescent Lamp)：一种柔性的冷光片，常用于背光、广告牌等。
光致发光
物质吸收了光（或其他电磁波）的能量后,再以光的形式释放出来。
- 原理：物质吸收高能量的光子（如紫外线），使电子跃迁到高能级，然后这些电子返回低能级时，会发出能量较低、波长较长的光子（如可见光）。
- 例子：
- 荧光灯/节能灯：灯管内的汞蒸气通电时，会发出人眼看不见的紫外线，紫外线照射到灯管内壁的荧光粉上，荧光粉吸收紫外线后再发出可见光，这个过程就是“光致发光”。
- 验钞笔：发出的紫外线照射在钞票上，钞票上的荧光物质会发光,从而辨别真伪。
- “夜光”材料：如手表指针、某些玩具，它们白天吸收日光（光致发光）,晚上就会缓慢发光。
冷光的应用
由于其高效、节能、安全、色彩丰富等特点,冷光在现代科技和日常生活中无处不在：
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-
照明领域：
- LED照明：已成为主流照明技术，用于家庭、办公室、街道、汽车车灯等,极大地节约了能源。
- 荧光灯/节能灯：比白炽灯更省电。
-
显示技术：
- LED显示屏：户外大屏幕、电视、手机屏幕的核心技术。
- OLED屏幕：一种更先进的有机电致发光显示技术，具有自发光、对比度高、可弯曲等优点。
-
安全与指示：
- 应急出口标志：通常使用长余辉的荧光材料,在断电后依然能指示方向。
- 荧光棒：在夜间活动、军事、潜水中作为安全信号。
-
生物与医疗：
- 生物标记：利用荧光蛋白（如GFP）来追踪细胞活动或基因表达。
- 医学成像：荧光造影剂帮助医生在手术中更清晰地看到病灶。
-
装饰与艺术：
- 霓虹灯：本质是一种气体放电光源,属于冷光范畴。
- 舞台灯光：各种色彩斑斓的冷光效果。
记住这个关键点：冷光不是指光的温度低，而是指它“不靠热来发光”，它是一种高效、直接的能量转换方式，从萤火虫的尾部到我们手机的屏幕,冷光技术已经深刻地改变了我们的生活。
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