ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение понятия люминесценции из "Введение в люминесцентный анализ неорганических веществ " Люминесценция как явление известна очень давно, однако ее практическое применение началось только в конце прошлого века, когда были сформулированы основные понятия и некоторые теоретические положения. Значительный вклад в развитие теории люминесценции и ее практическое применение внесли работы советских ученых. Большая заслуга в этой области принадлежит С. И. Вавилову, который не только сам разработал ряд принципиальных вопросов теории и практики люминесценции, но и создал большую школу физиков-люминесцентщиков. [c.6] Первая часть приведенного определения, данная еще Видема-ном, позволяет отличить люминесцентное излучение от температурного. При низких температурах, когда собственное равновесное температурное излучение тела в основном захватывает ближнюю и дальнюю инфракрасные области спектра, эта часть определения могла бы показаться лишней, но ее необходимость проявляется со всей очевидностью в том случае, когда рассматривается свече ние нагретого тела. Глубокий смысл этой части определения заключается еще и в том, что элементарные акты температурного и люминесцентного излучения тождественны по своей природе и в том и в другом случае излучателями энергии являются атомы или молекулы, а излучение вызвано переходом их из возбужденных состояний в нормальные. [c.6] Вторая часть определения, введенная С. И. Вавиловым, а именно— критерий длительности, позволяет отличить люминесценцию от всех прочих видов излучений рассеянного и отраженного света, свечения Черенкова и т. д., т. е. таких процессов, длительность которых меньше периода колебаний световой волны (меньше чем 10 се/с). [c.6] Вспомогательными признаками, позволяющими уточнить характер свечения, могут быть селективность и когерентность излучения. Люминесцентное излучение всегда селективно, но селективностью в некоторых случаях может обладать и температурное излучение, например, температурное свечение некоторых паров. Люминесцентное излучение некогерентно в отличие от таких видов свечения, как рассеянный и отраженный свет, тормозное излу чение и т. д. [c.6] Остановимся кратко на весьма важном вопросе — классификации люминесценции. В одном из ранних способов — разделении на флуоресценцию и фосфоресценцию — за основу было взято время наблюдения излучения после прекращения возбуждения. Флуоресценция характеризуется тем, что наблюдение за ней возможно только во время возбуждения или по крайней мере в очень короткий отрезок времени после прекращения возбуждения. Фосфоресценция отличается тем, что свечение может продолжаться достаточно длительный промежуток времени. Однако, как будет показано ниже, такая классификация носит чисто внешний и непринципиальный характер, так как возможны случаи, когда флуоресценция обладает длительностью большей, чем фосфоресценция. [c.7] В дальнейшем мы будем рассматривать в основном случаи фотолюминесценции, так как этот вид возбуждения наиболее удобен и доступен в практике химических лабораторий. [c.7] Однако наиболее полно процессы люминесценции отражены в классификации, в основу которой положен механизм возникновения свечения свечение дискретных центров и рекомбинационное свечение. [c.7] Под свечением дискретных центров понимают свечение, возникающее в тех случаях, когда поглощающими и излучающими центрами являются одни и те же частицы (атомы, ионы или молекулы). Этот вид свечения присущ в основном веществам в газообразном состоянии, органическим и неорганическим веществам в растворах и чистым органическим веществам. [c.7] Возникновение дефектной структуры связано с присутствием примесных атомов, так называемых активаторов. Являясь обычно чужеродными кристаллической решетке основы кристаллофосфора, атомы активатора значительно искажают периодическое поле основы. [c.8] Количество активатора и плавня указывается отдельно. [c.8] Уточнять понятия спектров поглощения и излучения, а также поляризации вряд ли представляется целесообразным. Напротив, понятия выход и длительность требуют некоторого пояснения. [c.8] Под выходом люминесценции принято понимать коэффициент полезного действия люминофора, т. е. степень превращения возбуждающей энергии в энергию люминесцентного излучения. Наиболее часто используются понятия энергетический и квантовый выход люминесценции. Под энергетическим выходом подразумевается отношение энергии, излученной телом в виде люминесцентного свечения, к поглощенной энергии, а под квантовым выходом— отношение количества излученных люминоформ квантов света к количеству поглощенных квантов. Знание величины выхода люминесценции и ее зависимости от ряда внешних и внутренних факторов имеет очень большое значение при техническом использовании люминесценции, в том числе и при люминесцентном анализе, определяя чувствительность метода и влияние мешающих элементов. [c.8] Величина длительности послесвечения по крайней мере для люминофоров, обладающих экспоненциальным законом затухания, может быть охарактеризована параметром т — средней длительностью возбужденного состояния молекулы. Численно величина т равна времени, в течение которого яркость свечения убывает в е раз. [c.8] Наиболее простым видом люминесценции является резонансное излучение атомов того или иного элемента. Вудом было показано, что при освещении паров натрия светом желтой линии натрия наблюдается излучение той же длины волны. Это явление может быть объяснено следующим образом. [c.9] Пусть Ей (рис. 1) нормальное состояние атома, а Е, Е2, з и т. д. некоторые возбужденные состояния. Поглощая свет, соответствующий энергии Е — о, атом натрия переходит из нормального состояния Ео в возбужденное Ех (/). [c.9] Состояние 1 является неустойчивым и поэтому через некоторое, весьма малое, но вполне конечное время атом возвращается в нормальное состояние Ео 2) при этом наблюдается свечение. Частоты как поглощенного, так и испущенного света равны. Такое излучение носит название резонансного. [c.9] Необходимо помнить, что величина Е не является строго аддитивной, так как между состояниями, выражаемыми членами правой стороны уравнения (1), может наблюдаться взаимодействие. [c.11] В силу того, что величины эл, кол и iБвpaщ квантованы, спектр молекулы должен состоять из ряда отдельных линий, но так как наблюдается очень тесное группирование колебательных и вращательных уровней вблизи каждого электронного состояния, на практике наблюдается полосатый, а не линейчатый спектр. [c.11] Каждому электронному уровню соответствует целый ряд колебательных состояний, энергия которых определяется колебательным квантовым числом V, которое может принимать значения О, 1, 2 и т. д. [c.11] Группа переходов 3 соответствует излучению поглощенного света частота излученного света, как правило, меньше частоты поглощенного света или равна ей (резонансное излучение). Если возможные переходы 3 наблюдались при поглощении квантов энергии, соответствующих переходам, обозначенным то в спектре излучения могут наблюдаться частоты большие, чем частоты поглощенного света, однако доля такого излучения, в соответствии со сказанным выше о распределении молекул по колебательным уровням, будет несравненно меньше, чем длинноволнового излучения. [c.12] Вернуться к основной статье