Люмінесценція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Omphalotus nidiformis, світяться при вимкнутому світлі

Люмінесце́нція  (рос. люминесценция, англ. luminescence, нім. Lumineszenz f) — відмінне від теплового світіння збудженої речовини.

Інша назва – холодне світло.

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Речовина, у якій спостерігається люмінесценція, називається люмінофором.

Люмінесцентне випромінювання виникає за рахунок квантових переходів атомів, іонів, молекул зі збудженого стану в основний чи менш збуджений, тому кожен атом, іон чи молекула люмінофора є центром люмінесценції.

Люмінесценція при збудженні речовини світлом називається фотолюмінесценцією. При збудженні речовини струмом виникає електролюмінесценція, яка використовується в люмінесцентних лампах та світлодіодах. У електроннопроменевих трубках, які ще донедавна використовувалися у телевізорах та дисплеях, люмінесценція збуджується потоком електронів. У ядерній фізиці використовуються сцинтиляційні детектори, в яких люмінесценція викликається швидкими зарядженими частинками. Світіння, яке виникає внаслідок хімічних реакцій, називають хемолюмінесценцією, а світіння в живих організмах — біолюмінесценцією.

Люмінесценція може продовжуватися ще дуже довго після збудження речовини. Таку люмінесценцію (з характерним часом \tau > 10^{-4} с) випромінювання на зміненій частоті називають фосфоресценцією.

Швидке негайне (з характерним часом \tau < 10^{-6} с) називають флюоресценцією.

Точні кількісні критерії розмежування цих двох явищ визначити важко, проте знання механізму конкретного люмінесцентного процесу (див. нижче «Природа явища») дозволяє чітко їх розрізнити - при фосфоресценції відбувається зміна мультиплетності молекули (звичайно це перехід з триплетного стану до синґлетного), при флюоресценції спін, а відтак і мультплетність не змінюються. Проте такий прозорий критерій розрізнення є загально прийнятим лише серед фахівців з молекулярної спектроскопії; науковці, що займаються іншими системами, зокрема атомною спектроскопією, не завжди його притримуються: так, одна з найважливіших для фотохімії лінія випромінювання ртуті 253,7 нм відповідає переходу 3P11S0 і за цим критерієм є фосфоресцентною лінією, проте фахівці з атомної спектроскопії так її не називають[1].

Природа явища[ред.ред. код]

При збудженні речовини тим чи іншим способом, її молекули (у випадку газу чи рідини) переходять у високоенергетичні квантові стани. У випадку напівпровідників електрони переходять із валентної зони у вільні стани зони провідності, залишаючи у валентній зоні дірку. Збуджений стан може випромінити фотон негайно, повернувшись у основний стан або ж втратити частину енергії в результаті зіткнень. Процеси поступової втрати енергії збудженою частинкою називаються релаксацією. Релаксація продовжується, доки збуджена частка не прийде до стану, коли подальша поступова втрата енергії неможлива. Такі стани характерні для кожної речовини й визначають спектр люмінесценції. Збудження може існувати в такому стані лише певний час, а потім відбувається перехід до основного стану, який супроводжується випромінюваннями кванта світла — фотону. Кожен люмінофор характеризується своїм спектром люмінесценції, на який майже не впливає спосіб збудження.

Класифікація видів люмінесценції[ред.ред. код]

Довготривалу люмінесценцію називають фосфоресценцією, а короткотривалу – флуоресценцією.

За механізмом розрізняють такі різновиди люмінесценції: резонансну, спонтанну, вимушену та рекомбінаційну.

За типом збудження розрізняють фотолюмінесценцію, рентгенолюмінесценцію, катодолюмінесценцію, хемолюмінесценцію, кріолюмінесценцію, електролюмінесценцію, триболюмінесценцію, радіолюмінесценцію, термолюмінесценцію тощо.

Спектроскопія[ред.ред. код]

Вивчення люмінесценції — один із головних методів оптичної спектроскопії. Вивчають звичайно спектр випромінювання, спектр збудження й кінетику згасання люмінесценції.

Існує також метод термостимульваної люмінесценції, коли речовину опромінюють при низькій температурі, за якої процеси релаксації збуджень затримані, а потім її повільно підігрівають і вона починає світитися при певній температурі.

Використання[ред.ред. код]

Широко використовують в електропроменевих приладах, світлотехніці, дефектоскопії та люмінесцентному аналізі, при люмінесцентній сепарації корисних копалин.

Люмінесценція мінералів є їх важливою діагностичною ознакою.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Приклад запозичено з монографії: S. P.McGlynn, T. Azumi, M. Kinoshita. Molecular Spectroscopy of the Triplet State. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1969. Діаграму Ґротріана для збуджених електронних рівнів атома ртуті див., напр.: Дж. Дж. Калверт, Дж. Н. Питтс. Фотохимия. Москва: Мир, 1968, с. 44—45.

Джерела[ред.ред. код]



Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.