|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Фотолюминесценция |
 | |
Анимация
Описание
Фотолюминесценцией называется излучение электромагнитной энергии, возбуждаемое в веществе под действием оптического излучения ультрафиолетового или видимого диапазонов, избыточное по сравнению с тепловым излучением, при условии, что такое избыточное излучение имеет длительность, превышающую период электромагнитных колебаний (люминесценция) и время релаксационных процессов. Если облучить вещество (люминофор) в любом агрегатном состоянии ультрафиолетовым или видимым электромагнитным излучением, то возможно появление задержанного не менее, чем на 10-12 - 10-10 с, люминесцентного излучения. Максимум спектра этого излучения сдвинут относительно максимума спектра возбуждающего излучения в сторону меньших частот (закон Стокса - Ломмеля). Спектры возбуждающего и фотолюминесцентного излучения могут частично перекрываться (рис. 1).
Спектры возбуждающего и стоксового фотолюминесцентного излучений
Рис. 1
Формы спектров этих излучений, нормированных на своё максимальное значение каждый, симметричны относительно линии:
,
где vex - частота возбуждающего излучения;
vl - частота люминесцентного излучения (правило Лёвшина).
При возбуждении фотолюминесценции монохроматичным излучением наиболее вероятно появление более низкочастотного люминесцентного излучения, хотя возможно и возникновение более высокочастотного (антистоксового) излучения (рис. 2).
Спектры стоксового и антистоксового фотолюминесцентного излучений
Рис. 2
Спектральные закономерности фотолюминесценции объясняются тем, что при поглощении возбуждающего фотона с энергией
Wв = hvв ,
где h - постоянная Планка;
vв - частота возбуждающего излучения,
возникает фотон с энергией
Wл = hvл ,
где vл - частота люминесцентного излучения.
Разность энергий Wв - Wл затрачивается на различные процессы в веществе, кроме фотолюминесценции. В случаях, когда к энергии фотона возбуждающего излучения добавляется некоторая часть энергии теплового движения частиц люминофора
hvл = hvв + akT,
где a - коэффициент, зависящий от природы люминофора;
k - постоянная Больцмана;
T - абсолютная температура люминофора,
возникает антистоксовая фотолюминесценция.
Отношение числа фотонов люминесцентного излучения к числу фотонов возбуждающего излучения называется квантовым выходом h фотолюминесценции. Согласно закону Вавилова, квантовый выход фотолюминесценции постоянен в широкой области длин волн возбуждающего излучения и резко уменьшается при длинах волн, превышающих максимум спектра фотолюминесценции. Для кристаллических люминофоров (кристаллофосфоров) закон Вавилова не выполняется.
Поток излучения возбуждающего электромагнитного поля
Фв = Nвhvв ,
где Nв - число фотонов возбуждающего электромагнитного поля, упавших на люминофор в единицу времени,
и поток фотолюминесцентного излучения
Фл = Nлhvл ,
где Nл - число фотонов фотолюминесцентного электромагнитного поля, вышедших из люминофора в единицу времени,
связаны как:
,
где g < 1 - энергетический выход фотолюминесценции.
Фотолюминесценция имеет феноменологический характер.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Пример использования в технике - источник света - люминесцентная лампа.
В запаянном стеклянном баллоне находятся пары (например, ртути) или газ (например, ксенон). В баллоне расположены электроды, при подаче напряжения на которые в газообразном веществе осуществляется электрический дуговой разряд, порождающий ультрафиолетовое и видимое электромагнитное излучение. Внутренняя стенка баллона покрыта слоем люминофора (например, сульфида цинка), в котором возбуждается фотолюминесцентное излучение видимого диапазона.
Реализации эффекта
Приборные шкалы, используемые на траспортных средствах
В краску, которая используется для нанесения шкал приборов, добавляют люминофор, светящийся желто-зелёным светом (например, виллемит). В тёмное время шкалу освещают маломощной лампочкой, закрытой ультрафиолетовым фильтром. Наблюдение шкалы осуществляется в зелёном диапазоне, где чувствительность глаза наибольшая, и при этом отсутствуют мешающие управлению транспортным средством рассеянные световые потоки.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М.Прохоров.- 4-е изд.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.- 824 с.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
