Люминесценция что это такое кратко

Обновлено: 08.05.2024

Сильно раскаленное тело, кроме инфракрасных и видимых лучей, испускает также ультрафиолетовые лучи с l l = 254 нм). Ультрафиолет убивает микробов, поэтому такие лампы называются бактерицидными; их устанавливают в больницах и поликлиниках и периодически включают для стерилизации помещения. Трубки этих ламп делают из специального стекла, пропускающего ультрафиолетовый свет.

Ртутные лампы высокого давления, наподобие тех, что применяют в кабинетах физиотерапии, используют и для освещения улиц. Эти лампы двойные: внутри у них кварцевая лампа, а снаружи – большой стеклянный баллон, также покрытый изнутри люминофором, который излучает свет, несколько напоминающий дневной. Такие лампы могут иметь мощность в десятки киловатт; их используют для освещения площадей, стадионов, железнодорожных узлов – везде, где требуется создать хорошее освещение на большой площади. Для этой цели используют также ксеноновые лампы сверхвысокого давления.

В последние десятилетия для уличного освещения начали широко использовать натриевые лампы, дающие желтовато-оранжевый цвет. Свет в этих лампах испускают пары натрия (иногда с добавками других металлов). Свет этих ламп довольно далек от дневного, но зато они экономичнее, так как при той же затрате электроэнергии дают значительно большую освещенность.

В веществах-люминофорах могут происходить различные физические процессы. Чтобы люминофор светился, его надо возбуждать, т.е. подводить энергию. Делать это можно разными способами. Самый распространенный способ возбуждения – светом, видимым или ультрафиолетовым (фотолюминесценция). Электроны с избыточной энергией могут излучить свет практически сразу – за время порядка стомиллионной доли секунды после поглощения возбуждающего фотона. В таком случае излучение называется флуоресценцией – от названия минерала флюорита CaF₂, у которого впервые обнаружено это явление. Флуоресцируют синеватым светом кристаллы нафталина на солнечном свету, зеленоватым светом – растворов флуоресцеина или эозина (эти красители иногда добавляют к шампуням и экстрактам для ванн), ярко светятся на солнечном свету особые краски бакенов, цветных афиш, деталей одежды, фломастеров (маркеров). Это так называемые дневные флуоресцирующие красители – органические соединения, поглощающие ультрафиолетовые и синие солнечные лучи и излучающие зеленые, оранжевые или красные. Сильной флуоресценцией обладает хинин, соединение с исключительно горьким вкусом. Он используется как лекарство от малярии, его также добавляют к различным тонизирующим напиткам. Малые добавки хинина придают напиткам чуть горьковатый привкус, а также. способность ярко светиться под действием ультрафиолетовых лучей!

Иногда фотолюминесценция не исчезает сразу после прекращения действия источника возбуждения, а может продолжаться несколько секунд, минут, а иногда и часов. Это фосфоресценция (от латинского phos – свет и phoros – несущий). Фосфоресценцию органических молекул можно наблюдать только в специальных условиях в лабораториях. А вот неорганические фосфoры – это те самые люминофоры, которыми покрыты изнутри лампы дневного света. Чаще всего это различные оксиды, сульфиды, фосфаты и силикаты. Кроме этих веществ, в состав люминофора вводят активирующие добавки сурьмы, марганца, олова, серебра, меди и других тяжелых металлов. Примером могут служить (Zn,Sr)₃(PO₄)₂·Sn, BaSi₂O₅·Pb. В мировом выпуске всех классов люминофоров их доля составляет примерно 90%.

Наконец, последний класс люминофоров – радиолюминофоры, свечение которых возбуждается излучением естественных или искусственных радиоактивных препаратов. Такие люминофоры могут светиться годами, а срок их работы часто обусловлен разрушающим действием радиации на люминофор. Радиолюминофоры сыграли в свое время огромную роль в изучении явлений радиоактивности: до изобретения электроизмерительных приборов (ионизационной камеры, счетчика Гейгера – Мюллера) ими покрывали небольшие пластинки и затем в полной темноте подсчитывали число вспышек на пластинке, чтобы определить интенсивность излучения от разных источников. Раньше радиолюминофором служил тетрацианоплатинат(II) бария Ba[Pt(CN)₄]·4Н₂О. Под действием радиации в нем возбуждается яркая желто-зеленая люминесценция. Сейчас используют значительно более дешевые люминофоры, например, активированный медью сульфид цинка. Раньше радиолюминофором – светящимся составом постоянного действия с примесью радиоактивного препарата покрывали стрелки и цифры часов. Из-за вредности (в основном для рабочих, занятых на производстве) такие часы сейчас не делают.

Особую группу светящихся веществ составляют соединения, испускающие свет за счет энергии химических реакций. Это явление называется хемилюминесценцией. Светиться могут гнилушки, светляки, некоторые морские одноклеточные организмы. Светятся и многие морские животные, обитающие как на поверхности моря, так и в его глубине. Это примеры биолюминесценции – свечения в живых организмах. Причина всех описанных явлений – химические реакции, идущие с выделением энергии. Обычно эта энергия выделяется в виде тепла, но в редких случаях часть ее переходит в световую. В живых организмах такие реакции (как и все другие) регулируются ферментами.

Известны и неферментативные химические реакции, в ходе которых наблюдается хемилюминесценция. Еще в 1669 алхимик из Гамбурга Хенниг Бранд случайно открыл белый фосфор по его свечению в темноте. Впоследствии химики выяснили, что белый фосфор легко испаряется, и светятся его пары, когда они реагируют с кислородом воздуха. В результате был открыт совершенно новый класс химических реакций.

Свечение паров фосфора, хотя и привело к важному научному открытию, не имеет практического значения. Однако химики обнаружили, что при окислении некоторых органических веществ, например, перекисью водорода, энергия реакции почти со 100%-ной эффективностью преобразуется в световую. При этом наблюдается настолько яркая хемилюминесценция, что ее можно видеть даже при дневном освещении. Это явление используют, например, для производства игрушек и украшений. Их делают в виде прозрачных пластмассовых трубочек, в которых запаяна ампула с перекисью водорода, а также раствор дифенилового эфира щавелевой кислоты и флуоресцентный краситель. Если ампулу раздавить, эфир начнет окисляться, энергия этой реакции передается на краситель, который и светится. Его цвет может быть разным – оранжевым, голубым, зеленым – в зависимости от красителя. Чем быстрее идет реакция окисления, тем ярче свечение, но тем быстрее оно прекращается. Подбором компонентов получают яркое (можно читать в темноте) свечение, которое затухает в течение примерно 12 часов – для карнавала или дискотеки этого вполне достаточно.

ЛЮМИНЕСЦЕ́НЦИЯ -и; ж. [от лат. lumen (luminis) - свет и escentia - суффикс, обозначающий слабое действие] Физ. Свечение газа, жидкости или твёрдого тела, обусловленное не нагревом тела, а нетепловым возбуждением его атомов и молекул.

(от лат. lumen, род. п. luminis — свет и –escent — суффикс, означающий слабое действие), свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре и возбуждённое какими-либо источниками энергии. Возникает под действием света, радиоактивного и рентгеновского излучений, электрического поля, при химических реакциях и при механических воздействиях. Примеры люминесценции — свечение гниющего дерева, некоторых насекомых, экрана телевизора. По механизму различают резонансную, спонтанную, вынужденную и рекомбинационную люминесценцию, по длительности — флуоресценцию (кратковременную люминесценцию) и фосфоресценцию (длительную люминесценцию).

ЛЮМИНЕСЦЕ́НЦИЯ (от лат. lumen, родительный падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие), свечение, избыточное над тепловым излучением тела и продолжающееся после прекращения возбуждения в течение времени, значительно превышающего период световой волны (по определению С. И. Вавилова (см. ВАВИЛОВ Сергей Иванович) ). Т. е. люминесценция — процесс неравновесный и не относится к тепловому равновесному излучению тел. Но люминесценция не относится и к таким практически безинерционным неравновесным процессам, как отражение и рассеяние света и тормозное излучение (см. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ) . Для наблюдения люминесценции вещество необходимо вывести из состояния термодинамического равновесия, т. е. возбудить. При люминесценции акты возбуждения и излучения света разделены во времени промежуточными процессами, что обусловливает относительно длительное время существования свечения вещества после прекращения возбуждения.
Вещества, способные люминесцировать, называются люминофорами (см. ЛЮМИНОФОРЫ) . Неорганические люминофоры часто называют фосфорами, а в том случае, когда они имеют кристаллическую структуру — кристаллофосфорами (см. КРИСТАЛЛОФОСФОРЫ) .
Виды люминесценции
По длительности свечения различают флуоресценцию (быстро затухающую люминесценцию) и фосфоресценцию (длительную люминесценцию). Деление это условное, так как нельзя указать строго определенной временной границы: она зависит от временного разрешения регистрирующих приборов.
В зависимости от вида возбуждения люминофора различают фотолюминесценцию (см. ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ) (возбуждение светом), катодолюминесценцию (см. КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ) (возбуждение ускоренным потоком электронов), электролюминесценцию (см. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ) (свечение под действием электрического поля), рентгенолюминесценцию (возбуждение рентгеновским излучением), радиолюминесценцию ( возбуждение a- и b-частицами, протонами, осколками ядерного деления), хеми (см. ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ) - и биолюминесценцию (см. БИОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ) , при которых излучение света сопровождает химическую реакцию, лиолюминесценцию (возбуждение при растворении кристаллов) кандолюминесценцию (возбуждение при механических воздействиях, например, при разрушении кристаллической решетки).
В зависимости от механизмов элементарных процессов при люминесценции различают резонансную, спонтанную, метастабильную, или вынужденную, и рекомбинационную люминесценции.
Механизмы люминесценции
Люминесценция, по сути, процесс выделения полученной веществом предварительно при переходе в неравновесное состояние избыточной энергии. При возбуждении люминесценции атом (молекула), поглощая энергию, переходит с основного уровня энергии на возбужденный уровень. Если при люминесценции происходит обратный переход из возбужденного состояния в основное, частоты люминесценции и возбуждающего света совпадают, то наблюдается резонансная люминесценция.
При взаимодействии с окружающими атомами возбужденный атом может передать им часть энергии и перейти на промежуточный уровень, при излучательном переходе с которого происходит люминесценция, называемая спонтанной.
Такие переходы происходят самопроизвольно. При спонтанных переходах испускание фотонов не зависит от внешних воздействий на систему, поэтому спонтанное излучение является некогерентным. Под действием внешнего электромагнитного поля определенной частоты могут происходить квантовые переходы соответствующие частоте возбуждающего излучения. Это вынужденное или стимулированное излучение, которое является когерентным.
Механизм люминесценции в твердом теле, например, в полупроводнике, может различаться в зависимости от того, происходит ли она внутри примесного центра или с участием электронной подсистемы всего кристалла.
Уровень испускания может принадлежать тому же атому (молекуле), который поглотил энергию возбуждения (такие переходы называются внутрицентровыми). При внутрицентровой люминесценции все процессы поглощения энергии и испускания фотонов происходят внутри ионов-активаторов, а кристаллическая решетка играет пассивную роль. Переход энергии квантов люминесценции соответствует разнице энергетических уровней электрона до и после излучательного перехода или может отличаться от нее на энергию фононов, возникших в процессе рекомбинации. При возбуждении люминесценции атом (или молекула) поглощает энергию, ее собственный уровень энергии изменяется. Если процесс люминесценции испускание энергии происходит непосредственно тем же атомом, который поглотил энергию возбуждения, то происходит внутрицентровая люминесценция. В этом случае возбуждение люминофора не сопровождается ионизацией центра свечения, поскольку и основному и возбужденному состоянию активного иона соответствуют локальные уровни, лежащие внутри запрещенной зоны. Такой механизм люминесценции характерен для материалов с большой шириной запрещенной зоны (см. ЗАПРЕЩЕННАЯ ЗОНА) , например, в ZnS, легированном Mn, в Al₂O₃, легированном Cr, в Y₃Al₅O₁₂, легированном Nd.
При участии электронной подсистемы в процессе люминесценции имеет место рекомбинационное излучение. Передача энергии другим атомам и молекулам осуществляется электронами при электронно-ионных ударах, при процессах ионизации и рекомбинации, обменным путем, при непосредственном столкновении возбужденного атома с невозбужденным. Определяющей в кристаллах становится передача энергии с помощью электронов проводимости, дырок и электронно-дырочных пар и заключительным актом передачи энергии является рекомбинация (например, электронов и ионов или электронов и дырок). Рекомбинационная люминесценция характерна для полупроводниковых кристаллов. Излучение кванта света из полупроводника может происходить в результате межзонной рекомбинации, т. е. при переходе электронов из зоны проводимости в валентную зону, рекомбинации экситонов (см. ЭКСИТОН) или при участии рекомбинационных ловушек. Очень часто в полупроводниках преобладает безызлучательная рекомбинация, когда освобождаемая энергия в виде теплоты передается кристаллической решетке.
Основные закономерности излучательной рекомбинации носителей определяются законами сохранения энергии и импульса.
Механизмы, аналогичные внутрицентровому поглощению света, получили название мономолекулярной и метастабильной люминесценции. Мономолекулярная люминесценция представляет собой свечение при обратном переходе электрона с возбужденного уровня на основной. Если на возбужденный центр одновременно действуют еще какие-либо внешние факторы, то имеет место метастабильная люминесценция. При метастабильной (вынужденной или стимулированной) люминесценции атом (молекула) прежде, чем перейти на уровень испускания, оказывается на промежуточном уровне, и чтобы осуществился переход на уровень испускания, ему надо сообщить дополнительную энергию, например энергию теплового движения или света.
Свойства люминесценции
Процессы, связанные с образованием центров свечения и механизмы люминесценции очень разнообразны. Люминесцентные свойства твердых тел во многом определяются концентрацией примесей и дефектов структуры. Примесные атомы, образующие локальные уровни в запрещенной зоне кристаллов, отвечающие за свечение материала, называются активаторами люминесценции. Часто спектр вводимого активатора определяет спектр свечения люминофора. Во многих случаях точечные дефекты могут быть многозарядными, кроме этого при высоких концентрациях точечные дефекты могут образовывать ассоциаты или комплексы, которые тоже могут являться центрами свечения. Механизмы излучения также многообразны.
Мономолекулярная и метастабильная люминесценция проявляются в кристаллах рубина Al₂O₃, легированных хромом (часть атомов алюминия замещена атомами хрома). Переходы электронов внутри уровней, принадлежащих Cr 3+ , обусловливают две линии излучения, которые беспрепятственно выводятся из широкозонного кристалла Al₂O₃. Это явление используется в лазерах (см. ЛАЗЕР) .
В полупроводниках более важную роль играет рекомбинационное излучение, которое происходит как непосредственно между электронами зоны проводимости и дырками валентной зоны, так и с участием примесных центров. Краевой люминесценцией в полупроводниках называют межзонное излучение с энергией квантов, равной ширине запрещенной зоны. Если в спектре люминесценции наблюдаются полосы с энергией менее ширины запрещенной зоны, то их происхождение связано с рекомбинацией через локальные центры, так как примесные атомы образуют локальные уровни. Такая люминесценция является примесной. Излучение может быть за счет внутрицентровой люминесценции, за счет излучательной рекомбинации носителей заряда в донорно-акцепторных парах, может осуществляться рекомбинационная люминесценция с участием одной из зон, может происходить излучательный распад свободных экситонов (в соединения А 2 В 6 ), и экситонов, связанных с мелкими донорами, люминесценция экситонов, локализованная на электронных ловушках и т. д. Экситонная люминесценция наблюдается также в чистых кристаллах с малым количеством примеси и соответствует рекомбинации экситонов.
На характер спектра излучения вещества помимо типа и концентрации дефектов в нем влияют такие внешние факторы, как температура, уровень возбуждения образца, наличие деформаций, электрических и магнитных полей и т. д.
Количественно люминесценция, как и любое электромагнитное излучение, характеризуется интенсивностью — числом квантов (энергией), излучаемой с единицы поверхности кристалла в единицу времени. Эффективность преобразования разных видов энергии в излучение при люминесценции характеризуют энергетическим выходом (КПД), который определяется как отношение излученной энергии к поглощенной за то же время:
h= Е_изл/Е_погл
Интенсивность люминесценции зависит от относительного вклада излучательной и безызлучательной рекомбинации, поэтому ни интенсивность люминесценции, ни площадь пика примесной люминесценции не являются величинами, пропорциональными концентрации примесных центров. Определение природы центров свечения в кристаллах является очень сложной задачей. Обычно параллельно с термовысвечиванием используется электронный парамагнитный резонанс.
Тушение люминесценции
Повышение вероятности безызлучательных переходов приводит к тушению люминесценции. Тушение люминесценции зависит как от природы люминесцирующего вещества и его агрегатного состояния, так и от внешних условий.
В кристаллах тушение связано с перепоглощением люминесценции на уровнях центров тушения и перезахватом ими образующихся неравновесных носителей заряда. В ряде случаев наблюдается концентрационное тушение люминесценции, возникающее при увеличении концентрации центров свечения. Причиной его возникновения является то обстоятельство, что при больших концентрациях центров свечения, когда они располагаются близко друг от друга, между ними может возникнуть взаимодействие, в результате которого вероятность излучательного перехода уменьшится. Тушителями люминесценции могут быть некоторые точечные дефекты (некоторые примеси в кристаллах), а также радиационные дефекты. В этом случае тушение связано с перепоглощением люминесценции на уровнях центров тушения и перезахватом ими образующихся неравновесных носителей заряда.
Применение люминесценции
Спектральный анализ люминесценции является методом исследования полупроводников и диэлектриков. Изучение спектра, кинетики и поляризации излучения люминесценции (поляризация люминесценции связана с ориентацией и мультипольностью излучающих и поглощающих атомных систем) позволяет исследовать спектр энергетического состояния вещества, пространственную структуру молекул, процессы миграции энергии и т. д. Характер спектра излучения кристаллов зависит от очень многих факторов, от типа и концентрации дефектов, температуры, уровня возбуждения, наличия деформаций, электрических и магнитных полей. Все это позволяет использовать спектральный анализ люминесценции в качестве метода исследования кристаллов.
Люминесцирующие вещества являются активной средой лазеров. Катодолюминесценция лежит в основе свечения экранов осциллографов, телевизоров, локаторов. Полупроводниковые светодиоды основаны на явлении электролюминесценции, в рентгеноскопии использую рентгенолюминесценцию. В сцинтилляционных детекторах (см. СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ ДЕТЕКТОР) используется радиолюминесценция — свечение сцинтилляторов под воздействием радиационного облучения, и т. д.

Энциклопедический словарь . 2009 .

Полезное

Смотреть что такое "люминесценция" в других словарях:

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — (от лат. lumen, род. п. luminis свет и escent суффикс, означающий слабое действие), излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжающееся в течение времени, значительно превышающего период световых колебаний.… … Физическая энциклопедия

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — Все явления свечения, не вызванные повышением температуры до степени накаливания (по терминол. Видемана). Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. люминесценция (лат. lumen (luminis) свет + escent суффикс,… … Словарь иностранных слов русского языка

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — (от латинского lumen, родительный падеж luminis свет, суффикс escent означает слабое действие), холодное свечение веществ (в отличие от всегда существующего теплового излучения), возбуждаемое светом, радиоактивными излучениями, рентгеновским… … Современная энциклопедия

Люминесценция — (от латинского lumen, родительный падеж luminis свет, суффикс escent означает слабое действие), “холодное” свечение веществ (в отличие от всегда существующего теплового излучения), возбуждаемое светом, радиоактивными излучениями, рентгеновским… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

люминесценция — фосфоресценция, флуоресценция Словарь русских синонимов. люминесценция сущ., кол во синонимов: 13 • автолюминесценция (1) • … Словарь синонимов

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — (от лат. lumen родительный падеж luminis свет и escent суффикс, означающий слабое действие), свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре и возбужденное какими либо источниками энергии. Возникает под действием… … Большой Энциклопедический словарь

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, см. также ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ; ФОСФОРЕСЦЕНЦИЯ … Научно-технический энциклопедический словарь

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — (Luminescence) свечение газа, жидкости или твердого тела, не сопровождающееся одновременно испусканием тепловых лучей, так называемый холодный свет. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза… … Морской словарь

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ — излучение, возникающее в результате отдачи возбужденными атомами или молекулами поглощенной ими энергии. В зависимости от природы энергии возбуждения различают несколько видов Л., из которых в практике минералогических исследований используются… … Геологическая энциклопедия

Люминесценция — Свечение (излучение света) материала, находящегося в неравновесном (возбужденном) состоянии за счет энергии внешнего воздействия (оптического, электрического, механического и т.п.) или за счет энергии внутреннего происхождения (химические и… … Словарь черезвычайных ситуаций

ЛЮМИНЕСЦЕ́НЦИЯ, -и, ж. Физ. Свечение газа, жидкости или твердого тела, обусловленное не нагревом тела, а нетепловым возбуждением его атомов и молекул.

[От лат. lumen, luminis — свет]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Люминесце́нция (от лат. lumen, род. падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие) — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке.

люминесце́нция

1. нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: угломер — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Синонимы к слову «люминесценция»

Предложения со словом «люминесценция»

Для того чтобы синий свет, вызвавший люминесценцию, не мешал наблюдению, над окуляром ставят запирающий жёлтый светофильтр, задерживающий синие, но пропускающий жёлтые, красные и зелёные лучи.

Люминесце́нция (от лат. lumen, род. падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие) — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке.

Дополнительно

Предложения со словом «люминесценция»

Для того чтобы синий свет, вызвавший люминесценцию, не мешал наблюдению, над окуляром ставят запирающий жёлтый светофильтр, задерживающий синие, но пропускающий жёлтые, красные и зелёные лучи.

Люминесцентные микроскопы представляют собой обычные световые микроскопы, снабжённые ярким источником света и набором светофильтров, которые выделяют коротковолновую часть спектра, возбуждающую люминесценцию.

У ряда веществ люминесценцию может вызывать рентгеновское излучение (такие вещества используют в рентгеновских аппаратах).

Люминесценция это и злучение света которое может происходить не только в результате нагревания тел, но и при других явлениях, например при электрическом разряде в глазах, некоторых химических процессах (гни ение, окисление фосфора) и т. д.

Наблюдается свечение светляков и морских микроорганизмов. Можно вызвать вторичное свечение веществ, действуя на них ультрафиолетовым излучением и т. п. Все эти виды излучения называют холодным свечением или люминесценцией.

Что такое люминесценция

Люминесценцией называют все виды излучения света, кроме излучения света нагретыми телами.

Люминесценцию подразделяют в соответствии с явлениями, которые ее вызывают. Виды люминесценции: биолюминесценцией называют свечение, наблюдаемое в живых организмах (грибы, бактерии, насекомые); электролюминесценцией — свечение газов при электрическом разряде; фотолюминесценцией — свечение, возбуждаемое посторонним излучением; катодолюминесценцией — свечение вещества под ударами электронов и т. п.

Элементарный механизм теплового излучения и люминесценции одинаков. Однако тепловое излучение является универсальным свойством всех тел и при соответствующих условиях принимает равновесный характер.

Люминесценция же является избирательным свойством тел, хотя и весьма распространенным, а излучение при ней является односторонним. Оно связано с непосредственным преобразованием различных видов энергии в энергию света и прекращается как только израсходуется энергия, обусловливающая излучение.

При люминесценции тело высвечивает фотоны.

Люминесценция не зависит от теплового излучения и может происходить одновременно с ним. С. И. Вавилов дал следующее определение: люминесценция это избыток излучения тела над его тепловым излучением при данной температуре.

Явление фотолюминесценции

Явление фотолюминесценции (в дальнейшем приставка фото опускается), т. е. свечения тел при поглощении излучения от постороннего источника. При этом атомы и молекулы вещества поглощают падающие на них фотоны с одной длиной волны (λ₁), возбуждаются и излучают фотоны с другой длиной волны (λ₂). Явление показано схематически на рис. 2 .

Фотолюминесценция свойственна большинству твердых и жидких тел. Простейший опыт по наблюдению фотолюминесценции: стакан С с раствором флуоресцина освещается светом дуги через фиолетовое стекло Ф, задерживающее голубое и все более длинноволновое излучение.

При этом в освещенной части жидкость ярко светится зелено-желтым светом.

Излучение при фотолюминесценции имеет преимущественно полосатые спектры. Как спектр излучения, так и спектр поглощения при люминесценции характерны для данного вещества. При этом в большинстве случа ев свет люминесценции имеет большую длину волны, чем свет, ее вызывающий.

Это отражено правилом Стокса: при спектр люминесценции излучения и его максимум сдвинуты по отношению к спектру поглощения и его максимуму в сторону более длинных волн.

Свечение, продолжающееся после прекращения действия излучения, возбуждающего люминесценцию, называется послесвечением. Послесвечение может быть весьма различным от 10 -8 сек до нескольких часов и даже суток.

Свечение, которое по зрительному ощущению прекращается одновременно с прекращением возбуждения, называется флуоресценцией. Свечение, имеющее заметное на глаз послесвечение, называется фосфоресценцией. Вещества с особенно длительным послесвечением называются фосфорами.

Фотолюминесценция веществ

Фотолюминесценция наблюдается у многих жидких и твердых тел как неорганической, так и органической природы. В настоящее время изготовляется большое количество веществ, дающих сильную фотолюминесценцию и называемых люминофорами.

Обычно основное вещество люминофора (окиси и сернистые соединения кальция, стронция и цинка, различные соли кремниевой, борной и вольфрамовой кислот) смешивается с незначительным количеством другого вещества, называемого активатором (марганец, кобальт, медь), которое значительно усиливает люминесценцию.

Большая часть люминофоров возбуждается ультрафиолетовым излучением с длиной волны 250—285 ммк и дает видимое излучение различного спектрального состава.

Люминофоры широко используются при устройстве люминесцентных ламп, светящихся экранов в электроннолучевых трубках, для изготовления светящихся красок и т. д.

Определение природы и состава вещества по характеру или точнее спектру его люминесцентного излучения называется люминесцентным анализом. При этом обычно наблюдается свечение тел под действием ультрафиолетового излучения.

При соответствующих условиях при этом можно обнаруживать наличие ничтожных количеств вещества (до 10 -9 г). Люминесцентный анализ делится на макроанализ, когда наблюдение производится невооруженным лазом, и микроанализ, когда оно производится при помощи микроскоп.

Люминесцентность применение

Люминесцентный макроанализ имеет большое значение в промышленности, гигиене и медицине. Большая часть органических соединений (кислоты, эфиры, жиры, алкалоиды, красители и т. д.) дает при поглощении ультрафиолетового излучения характерное свечение.

На этом основана, например, проверка качества и сортировка пищевых продуктов, фармакологических средств, растительного волокна (тканей), кожи и т. п., обнаружение в них суррогатов или фальсификаций и т. д. Используемый при этом прибор называется флуорометром.

Основную часть его составляет ртутная лампа , снабженная светофильтром. Цвет и интенсивность свечения наблюдаются глазом или измеряются с помощью фотоэлемента.

Фотолюминесценцию дают почти все ткани организма, особенно ногти, зубы непигментированные (седые), волосы, роговая оболочка, хрусталик глаза и т. д. Кожные заболевания с люминесценцией применяют при диагностике болезней кожи.

Во многих случаях в качестве диагностического приема пользуются введением в организм специальных красок, которые абсорбируются в определенных тканях. Эти ткани затем исследуются на люминесценцию.

При люминесцентной микроскопии исследуются естественные препараты или препараты, окрашенные флуоресцирующими красками.

Установка для микроскопии (рис. 3) состоит из специального осветителя О, состоящего из ртутной лампы со светофильтром Ф, пропускающим только ультрафиолетовое излучение с длиной волны 320—400 ммк (стекло Вуда), теплового фильтра Г, кварцевой призмы П и конденсора K, с кварцевыми линзами.

Препарат фиксируется в нефлуоресцирующей среде и располагается на кварцевом или увиолевом предметном стекле. Оптика микроскопа может быть из обычного стекла, так как через нее проходит видимый свет, возникший на препарате в результате флуоресценции.

Люминесцентные источники оптического излучения

Лампы, в которых используется свечение газа при электрическом разряде, называется газосветными и представляют стеклянные трубки, наполненные тем или иным газом под различным давлением. На концах трубки имеются электроды, к которым подводится переменное напряжение.

Излучение имеет линейчатый спектр преимущественно в видимой области. Спектр зависит от природы газа, заполняющего трубку. Например, неон светится оранжево-красным светом, азот — фиолетовым, аргон — синевато-зеленым и т. д.

Газосветные лампы являются экономичным источником излучения. Однако его спектральный состав мало соответствует спектру белого цвета, поэтому эти лампы применяются преимущественно для декоративного освещения.

Неоновая лампа, часто применяемую в качестве индикатора высокочастотных колебаний. Лампа (рис. 3) заполнена разреженным неоном и имеет два плоских близко расположенных электрода А и Б. Лампа может светиться также под действием высокочастотного переменного электрического поля, в которое она помещена.

В этом случае поле, действуя на первично ионизированные частицы газа, приводит их в интенсивное колебательное движение, которое поддерживает вторичную ионизацию. Такой разряд называется безэлектродным.

Люминесцентные ртутные лампы

Основной интерес для нас представляют лампы, в которых электрический разряд происходит в атмосфере ртутных паров. При этом возбужденные атомы ртути дают интенсивное излучение в ультрафиолетовой области спектра.

Ртутные лампы разделяются на лампы низкого (0,01 — 1 ,0 мм рт. ст.), высокого (150—400 мм рт. ст.) и сверхвысокого (несколько атмосфер) давления. Из них в медицине используются лампы низкого и высокого давления.

Медицинская ртутная лампа высокого давления, или как ее называют, аргоно-ртутно-кварцевая лампа состоит из прямой трубки К из кварцевого стекла, из которой удален воздух. Трубка наполнена аргоном под невысоким давлением. Кроме того, она содержит небольшое количество ртути.

Впаянные по концам металлические электроды Э для улучшения эмиссии электронов покрыты окислами щелочных металлов. При включении питающего напряжения между электродами горелки возникает тлеющий разряд в аргоне.

Разряд начинается за счет тех единичных ионов и электронов, которые имеются в естественном газе, и поддержи вается за счет вторичной ионизации. При этом электроды за счет бомбардировки их ионами газа и электронами нагреваются и с их поверхности происходит эмиссия электронов. Нагревается вся лампа, и имеющаяся в ней ртуть испаряется.

Возникает дуговой разряд в ртутных парах, давление которых при этом повышается до необходимого предела: устанавливается рабочий режим лампы. При этом лампа дает излучение с линейчатым спектром в ультрафиолетовой области (максимум излучения при длине волны 365 ммк, а также в сине-фиолетовой части видимого спектра.

Это излучение и видно глазом при работе лампы.

Лампу включают в сеть переменного тока. Параллельно лампе через кнопку К включают конденсатор С, разряд которого облегчает зажигание лампы. Последовательно с лампой включается индук тивное сопротивление (дроссель) Д .

Дроссель необходим для стабилизации тока в цепи лампы. Как указывалось, при разряде в газе незначительное изменение напряжения между электродами может вызвать непропорционально большое изменение количества вторично образующихся ионов и электронов и соответственное изменение тока, которое может нарушить работу лампы.

При изменении тока в дросселе возникает электродвижущая сила самоиндукции, противодействующая этому изменению, и таким образом сила тока автоматически поддерживается на постоянном уровне.

Лампа помещается в рефлекторе, который укреплен на штативе того или иного устройства, в зависимости от назначения лампы.

Применение ртутных ламп

Облучение ультрафиолетовым излучением применяют не только как средство лечения, но и как средство укрепления, закаливания организма. Это особенно важно для людей, которые в силу климатических условий (например, на Крайнем Севере ) или условий работы под землей лишены солнечного света.

Профилактическое облучение одновременно целой группы людей производится при помощи специального облучателя. Облучаемые располагаются на определенном расстоянии вокруг лампы и в течение определенного промежутка времени медленно поворачиваются так, чтобы обеспечить равномерное облучение всего тела.

Ртутная лампа низкого давления

Ртутная лампа низкого давления, называемая в медицине бактерицидной лампой (рис. 4, а), представляет собой трубку Т из увиолевого стекла (стекло с примесью кварца), по концам которой имеется два электрода Э в форме спиралей накала. Трубка заполнена аргоном под давлением в несколько миллиметров ртутного столба и содержит каплю металлической ртути.

Лампа Л включается в осветительную сеть последовательно с дросселем Д. Параллельно электродам лампы включен стартер С (рис. 4, б). Он состоит из неоновой лампочки с биметаллическим электродом, который вначале замыкает цепь тока для накала спиралей электродов. Как только электроды лампы нагреваются и в них возникает электронная эмиссия, биметаллическая пластинка стартера размыкает цепь.

При этом между электродами в лампе возникает тлеющий разряд первоначально в атмосфере легко ионизирующегося аргона. Постепенно ртуть испаряется и заполняет трубку.

Лампа переходит на рабочий ре жим, при котором тлеющий разряд происходит уже в атмосфере ртутных паров и между холодными электродами. Давление ртутных паров в лам пе составляет около 6•10 -3 мм рт. ст.

Лампа дает излучение с линей чатым спектром преимущественно в ультрафиолетовой области, максимум которого (до 70% всего излучения) падает на длину волны 253,7 ммк.

Бактерицидные лампы применяются для дезинфекции воздуха в oперационных, перевязочных, инфекционных отделениях больниц, а также в местах большого скопления людей (школы, театры и т. п.), особенно во время гриппозных эпидемий. Подвесной бактерицидный облучатель состоит из корпуса К, рефлектора Р и лампы Л.

Л юминесцентные лампы

В настоящее время для целей освещения применяются лампы, которые и называют собственно люминесцентными. Они устроены подобно ртутной лампе низкого давления, но делаются из простого стекла, внутренняя сторона которого покрыта люминофором.

Люминофор преобразует ультрафиолетовое излучение, возникающее в парах ртути внутри лампы, в видимое излучение определенного спектрального состава. Лампа является экономичным и гигиеничным источником искусственного света.

В зависимости от состава люминофора, лампы дают свечение разно го цвета (фиолетовый, голубой, зеленый, оранжевый, красный и т. п.). Путем комбинирования люминофоров можно получить свет любого оттенка. Соответственно имеются лампы дневного света, холодного белого света, теплого белого света и т. д.

В спектре люминесцентной лампы (рис. 5) сочетается сплошной спектр излучения люминофора с линейчатым спектром, частично проходящего через него излучения ртутных паров. Способ зажигания и схема включения в сеть люминесцентных ламп такие же, как и у бактерицидной лампы (см. рис. 4, б).

Имеется специальный тип люминесцентной лампы, которая дает ультрафиолетовое излучение с длиной волны в пределах 285—380 ммк (максимум излучения с длиной волны 310—320 ммк), недостающее в солнечном излучении в зимний период.

Лампа называется эритемной и в общем светильнике с группой ламп дневного света применяется для освещения в школах, яслях, больницах и т. п. в зимние периоды, особенно в северных районах страны.

Люминесценция что это такое кратко

Полезное

Смотреть что такое "люминесценция" в других словарях:

люминесце́нция

Делаем Карту слов лучше вместе

Синонимы к слову «люминесценция»

Предложения со словом «люминесценция»

Дополнительно

Предложения со словом «люминесценция»

Что такое люминесценция

Явление фотолюминесценции

Фотолюминесценция веществ

Люминесцентность применение

Люминесцентные источники оптического излучения

Люминесцентные ртутные лампы

Применение ртутных ламп

Ртутная лампа низкого давления

Л юминесцентные лампы

Похожие страницы: