Люминесценция

Если состояние совокупности атомов близко к равновесному, то возможно излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и называемое люминесценцией.

Термин люминесценция происходит от латинского lumen, родительный падеж от luminis – свет и суффикса escent, означающего слабое действие. Если тепловое излучение находится в термодинамическом равновесии с излучающей системой, то люминесцентное излучение возникает в системе, находящейся в состоянии, близком к равновесному.

Люминесценция - молекулярное свечение. Опыт показывает, что люминесцентные спектры сложных молекул не зависят от длины волны возбуждающего света, а также от способа возбуждения. Это обусловлено тем, что квантовый переход с испусканием света осуществляется в слож­ных молекулах только с наиболее низкого возбужденного электронного уровня. Если же молекула находится на высоком возбуждением уровне, то вначале осуществляется безызлучательный переход на более низкий уровень, а из него на основной с излучением.

Независимость люминес­центного спектра от внешнего возбудителя позволяет контролировать наличие в исследуемом веществе люминесцирующих примесей, которые могут изменять форму и положение спектра люминесценции. У люминесцирующих веществ спектры поглощения и люминесцентного излучения не перекрываются. Согласно правилу Стокса, свет люминесценции имеет всегда большую длину волны, чем поглощенный возбуждающий свет. Это связано с потерями энергии поглощенного излучения на нагрев, рассеяние и т.п. Поэтому поглощенная энергия не полностью расходует­ся на возбуждение молекулы, а отсюда и увеличение длины волны люминесцентного излучения.

Люминесценция - это излучение энергии конденсированной средой, отлича­ющееся от других видов излучения послесвечением, спектром излучения и методом возбуждения. Различают два вида люминесценции: флюоресценция - свечение, прекращающееся мгновенно после прекращения действия возбудителя; фосфоресценция - послесвечение.

По характеру процессов различают - спонтанное (не зависящее от внешних условий) излучение, возникающее при возвращении предваритель­но возбужденных молекул (или атомов) в невозбужденное состояние. Излучаемая энергия равна (при отсутствии безызлучательных переходов) или меньше энергии поглощенного кванта света. Первый случай наблюдается в парах атомов и некоторых простых молекул.

Люминесценцию различают по виду возбуждения:

а) фотолюминесценция – возбуждение светом;

б) радиолюминесценция – возбуждение проникающей радиацией (рентгено-, катодо-, ионо- и a- люминесценции);

в) электролюминесценция – возбуждение электрическим полем;

г) кандолюминесценция – возбуждение при механическом воздействии;

д) хемилюминесценция – возбуждение при химической реакции;

е) радикалорекомбинационная люминесценция;

ж) лиолюминесценция – возбуждение при растворении кристаллов.

Люминесценцию называют «холодным свечением», т.к. тело может люминесцировать при любой температуре. Сравним люминесценцию с тепловым излучением в видимой области спектра. Согласно закону Вина l×T = b. При l ~ 0,5×10^-6 м температура излучения , т.е. тепловое излучение можно заметить только при высокой температуре.

Характерным признаком люминесценции является то, что длительность ее больше периода световой волны ( 10^-12 суток).

Эта особенность связана с тем, что между поглощением и испусканием света происходят промежуточные процессы.

По длительности свечения выделяют: флуоресценцию – быстро затухающую люминесценцию и фосфоресценцию – длительную люминесценцию. Это деление является условным, т.к. зависит от временного разрешения регистрирующих приборов.

По механизму элементарных процессов люминесценцию разделяют на следующие виды:

а) резонансная люминесценция;

б) спонтанная люминесценция;

в) вынужденная (метастабильная) люминесценция;

г) рекомбинационная люминесценция.

Люминесценция характеризуется спектральным составом свечения и возбуждающего света, интенсивностью и формой спектра.

В качестве примеров люминесценции можно привести свечение экрана телевизора, систем оптического отображения информации – кристаллофоров, люминофоров неорганического происхождения.

Поиск по сайту: