2014年,日本科学家赤崎勇、天野浩和日裔美籍科学家中村修二,由于对蓝光发光二极管研发所作出的突出贡献而获得诺贝尔物理学奖。那么,蓝光发光二极管究竟凭着什么样的魅力获得诺贝尔的垂青呢?
传统光源的困境
照明(ming)对(dui)(dui)人类文明(ming)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)性不(bu)言而(er)喻(yu)。自爱迪生发(fa)明(ming)白炽(chi)灯(deng)之后,荧(ying)光(guang)灯(deng)、蒸(zheng)汽(qi)灯(deng)等传统光(guang)源(yuan)(yuan)相(xiang)继出现,这些传统的(de)(de)(de)(de)光(guang)源(yuan)(yuan)能(neng)够(gou)出色地完成(cheng)照明(ming)任务,但(dan)也存在着明(ming)显的(de)(de)(de)(de)缺陷。如(ru)白炽(chi)灯(deng)需要(yao)将灯(deng)丝加热到上千度(du)的(de)(de)(de)(de)高(gao)温(wen),但(dan)电(dian)能(neng)大都转(zhuan)化成(cheng)了热能(neng),转(zhuan)化成(cheng)光(guang)能(neng)的(de)(de)(de)(de)很少。荧(ying)光(guang)灯(deng)利(li)用汞(gong)原子辐射的(de)(de)(de)(de)紫外线,来激发(fa)荧(ying)光(guang)粉出光(guang),虽然有(you)较高(gao)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率,但(dan)汞(gong)是有(you)毒的(de)(de)(de)(de),不(bu)环保。蒸(zheng)汽(qi)灯(deng)通过对(dui)(dui)放电(dian)管产生高(gao)温(wen)电(dian)弧,使(shi)汞(gong)、钠蒸(zheng)发(fa),使(shi)其产生荧(ying)光(guang),同(tong)样不(bu)环保。鉴于此,传统光(guang)源(yuan)(yuan)被(bei)称作“环保不(bu)友(you)好(hao)”的(de)(de)(de)(de)光(guang)源(yuan)(yuan)。
A._________ 。
受半(ban)导体技术(shu)的(de)(de)启(qi)发(fa)(fa)(fa),科学(xue)家们开(kai)始研制发(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二极管(guan),寻求一(yi)(yi)种将(jiang)电能(neng)直接(jie)转化(hua)成光(guang)(guang)(guang)能(neng)的(de)(de)“电致发(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)”的(de)(de)照明(ming)方式(shi)。与传统光(guang)(guang)(guang)源不同,发(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二极管(guan)它包含着复杂的(de)(de)结(jie)构,需要(yao)纳米尺(chi)度的(de)(de)精(jing)确工艺和复杂的(de)(de)技术(shu),而且它的(de)(de)发(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)原理也是领先的(de)(de),可以通过改变(bian)(bian)发(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)区(qu)的(de)(de)成分,改变(bian)(bian)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)颜色。发(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)(guang)二极管(guan)真(zhen)的(de)(de)一(yi)(yi)点(dian)都(dou)不平凡(fan)。
由于发光二极管的芯片非常的微小,所以可以在低电压(仅需几个伏特)、小电流(数毫安)下工作,即可获得足够的亮度,并且通电后立即稳定的状态发光,几乎没有明显的缺点,堪称“终极光源”。
姗姗来迟的蓝光
发光(guang)(guang)二极管(guan)有如(ru)此(ci)多的优点,但为(wei)何没有成为(wei)我们(men)日常光(guang)(guang)源呢?这要从白光(guang)(guang)合成的原理说起(qi)。大家(jia)知道,太阳光(guang)(guang)的不同颜(yan)色(se)(se),我们(men)可以通过混(hun)合红(hong)、绿(lv)、蓝光(guang)(guang)模拟出来,因此(ci)红(hong)、绿(lv)、蓝被人们(men)称为(wei)三原色(se)(se)。如(ru)果三原色(se)(se)缺了一种,那么我们(men)就像色(se)(se)盲一样,看(kan)不到真(zhen)实的色(se)(se)彩。
因此,人类要想实现“半导体(ti)照明梦想”,就(jiu)必须制作(zuo)出能够发(fa)出类似这三原色的(de)发(fa)光(guang)(guang)(guang)二极(ji)管(guan)(guan)。遗憾的(de)是,红光(guang)(guang)(guang)、绿光(guang)(guang)(guang)发(fa)光(guang)(guang)(guang)二极(ji)管(guan)(guan)在上个(ge)世纪70年代就(jiu)已经成功研(yan)制出来,而蓝光(guang)(guang)(guang)发(fa)光(guang)(guang)(guang)二极(ji)管(guan)(guan)的(de)研(yan)发(fa)却在很长时间内 陷入了停滞。因为制备蓝光(guang)(guang)(guang)发(fa)光(guang)(guang)(guang)二极(ji)管(guan)(guan)所需的(de)材料——氮(dan)化(hua)镓(jia)(jia),在很长时间里,科学家(jia)们(men)只能得(de)到(dao)粉末状(zhuang)的(de)或者非晶体(ti)态的(de)氮(dan)化(hua)镓(jia)(jia),而这种状(zhuang)态的(de)氮(dan)化(hua)镓(jia)(jia)无法(fa)做(zuo)成发(fa)光(guang)(guang)(guang)二级管(guan)(guan)。山东省平邑县兴(xing)蒙学校李(li)传(chuan)鹏
20世(shi)纪80年代后,氮化镓(jia)材料(liao)的(de)质量已(yi)经有了(le)明显(xian)的(de)提高。赤(chi)崎勇(yong)、天野浩小组和(he)中(zhong)村修二,经过不懈的(de)努力,分别利用不同的(de)方法(fa)得到了(le)镜面般光滑的(de)氮化镓(jia)薄膜(mo),完(wan)成(cheng)了(le)具有里程碑式意义的(de)工作(zuo)。1993年,随着第(di)一颗蓝光LED首次由(you)中(zhong)村修二制(zhi)成(cheng),半导体照(zhao)明终(zhong)于走出困境(jing),踏上(shang)了(le)快(kuai)速发(fa)展之路。
B._________ 。
蓝(lan)光(guang)发(fa)光(guang)二(er)(er)极管帮助(zhu)人类(lei)实现半(ban)导体照明,节约了能(neng)源,但(dan)它(ta)带给人类(lei)的(de)远(yuan)远(yuan)超出(chu)了“绿色环保”的(de)范畴。今天(tian)(tian),发(fa)光(guang)二(er)(er)极管的(de)影响已经相当深(shen)远(yuan),能(neng)够覆盖到信(xin)息,通(tong)讯以及生命科学领域,在生活中,从宏(hong)伟的(de)摩(mo)天(tian)(tian)大楼到精致的(de)电(dian)子产品,到处都有(you)发(fa)光(guang)二(er)(er)极管注入绚丽的(de)色彩。
蓝光发(fa)光二(er)极管奖,实至名(ming)归。(选自《科学之谜(mi)》,有删改)
16.本(ben)文介(jie)绍诺(nuo)贝尔物理奖蓝光(guang)发(fa)(fa)光(guang)二(er)极管的研(yan)发(fa)(fa),为什么要从传统光(guang)源写起?
答:_______
17.用简洁的语言分别在文章A、B两(liang)横线处拟一(yi)个恰当(dang)的标题。
答(da):_______
18.下列说(shuo)法(fa)或推(tui)断不(bu)符合原文意思的一项(xiang)是( )
A.发(fa)光二极管(guan)照明直接将电能转(zhuan)化(hua)成光,发(fa)光原理领先,发(fa)光状态稳定(ding)。
B.发(fa)光二极管芯片作(zuo)为“终极光源(yuan)”,没有明(ming)显的缺(que)点,必将取代传统光源(yuan)。
C.在很长时(shi)间里,科学(xue)家们只能得(de)到粉末的或者非(fei)晶态的氮化(hua)镓,导致半导体照明陷入困境。
D. 蓝(lan)光(guang)发(fa)光(guang)二(er)(er)极管的研(yan)发(fa)成功,填补了(le)发(fa)光(guang)二(er)(er)极管只有红光(guang)、绿光(guang)的缺憾,给人民的生活注(zhu)入了(le)绚丽(li)的色彩。
参考答案:
16.①说(shuo)明传统光(guang)源的缺(que)陷,引(yin)出发(fa)光(guang)二(er)(er)极管(guan)的研究;②作为发(fa)光(guang)二(er)(er)极管(guan)的比较对(dui)象(xiang),突出发(fa)光(guang)二(er)(er)极管(guan)的特点、优(you)势(shi)。(4分(fen),每要点2分(fen))
17.A:发光二极管照(zhao)明(ming)的优点(或特点) B:发光二极管的功(gong)用及影响 (2分(fen),每处1分(fen))
18.B(2分,“作(zuo)为‘终极(ji)光源’”和(he)“没有明显(xian)的缺陷”与原文不符,“必将取(qu)代传统光源”的推断过于武断。)