Luminescence: Zorte, Methoden, a Programmer. Thermally stimuléiert luminescence - wat ass dat?

Luminescence - ass d'Emissioun vun Liichtjoer vun bestëmmte Materialien an eng relativ kal Staat. Et Ënnerscheed vun der Stralung vun Ungarn, Kierper, wéi Verbrenne Holz oder Kuelen, engem geschmollte Eisen an engem duerch en elektresche Stroum gehëtzt Drot. luminescence Emissioun ass observéiert:

• vun Neon an unisse Luuchte, televisions, Radar Schiirme an fluoroscopes;
• zu Bio Substanze wéi luminol oder luciferin zu verachten;
• a bestëmmte Faarfpigmenter am Outdoor Reklamme benotzt;
• mat Blëtz an Aurora.

An all dës Phänomener ass Liicht Emissioun vun Heizung Material uewen Raumtemperatur net ëmmer, also ass et kal Liichtjoer genannt. D'praktesch Wäert vun der bloer Material ass seng Konterstäerkt der onsichtbar Form vun Energie an Verännerung siichtbar Liichtjoer.

Quellen an Prozess

luminescence Phänomen existeiert als Resultat vun Energie Un- Material, zum Beispill, aus enger Quell vun violett oder X-Strahlen, Elektronen Trägere, chemesche Reaktioune, an sou op. d. Dëst Resultater an der Substanz Atomer zu enger opgereegt Staat. Well et onbestänneg ass, ass d'Material nees Originalgréisst Staat, an der absorbéiert Energie als Liicht an / oder Hëtzt lancéiert. De Prozess implizéiert nëmmen de baussenzege Elektronepueren. luminescence Effizienz hänkt op der Ofschloss vun Konversioun vun excitation Energie an Liichtjoer. D'Zuel vun Material dass genuch Leeschtung fir praktesch benotzt hunn, ass relativ kleng.

Luminescence an incandescence

luminescence excitation ass net un der excitation vun Atomer dinn. Wann waarm Material fänken als Resultat vun Knollen zu Liichtebengelchen, sinn hir Atomer an engem opgereegt Staat. Obwuel si souguer bei Raumtemperatur vibrate, ass et genuch datt d'Stralung am wäit Infrarout Spektralklass Regioun geschitt. Mat Temperatur waarden Krëmmungen der Frequenz vun elektromagnéitesch Stralung am siichtbar Regioun. Wollt den Trainer awer no bei Ganz héich Temperaturen, déi zum Beispill entsteet, sinn, an Schock iech, kann atomarer Opstousse sou staark gin, dass d'Elektronepueren vun hinnen getrennt sinn an recombine, Emissiounen Liichtjoer. An dësem Fall, luminescence an Ungarn ginn indistinguishable.

Unisse Faarfpigmenter a Faarfstoffer,

Konventionell Faarfpigmenter a Faarfstoffer hunn Faarf nodeems se, datt en Deel vun de Spektrum refletéieren déi opgehollen ergänzen ass. E klengen Deel vun der Energie an Hëtzt ëmgerechent, mä e wichtegen Emissioun existeiert. Wann Ee, d'unisse pigment Liicht an der Gamme vun engem bestëmmte Beräich absorbéiert, kann et photons produzéiert gëtt, anescht wéi Reflexiounen. Dëst geschitt, als Resultat vu Prozesser am Dye oder pigment Protein, duerch déi violett Liicht kënnt an siichtbar ëmgerechent ginn, zum Beispill, blo Luucht. Esou luminescence Methode sinn am Outdoor Reklammen an wäschen powders benotzt. Am leschte Fall, bleift de "clarifier" am Otemschwieregkeeten net nëmmen d'wäiss ze spigelen, mä och violett Stralung an blo, giel vun Inhaber an Tempo drop whiteness geflunn.

fréi Studien

Obwuel Blëtz Aurora a wollekeg Liichtebengelchen vun verachten an Fungi hunn ëmmer zu Mënschheet bekannt gouf, huet den éischte luminescence Studien mat de syntheteschen Material, wann Vincenzo Kaskariolo Alchemist a Schouster vu Bologna (Italien), an 1603 g. Gehëtzt Mëschung vun Barium sulfate (barite an der Form, schwéier spar) mat Kuel. De Pudder kritt der ofkillt, Nuecht blo luminescence Emissiounen, an Kaskariolo gemierkt, datt et vun der subjecting Pudder zu Sonn restauréiert ginn. Der Substanz "solaris lapis" genannt oder sunstone, well alchemists gehofft dass et méiglech ass huel Metaller an Gold ze maachen, d'Symbol vun deem ass d'Sonn. Afterglow huet d'Interessi vun de ville Wëssenschaftler vun der Period, wou Material an aner Nimm ëmmer, dorënner "bréchege phosphorhaltege", déi "Numm vum Liicht" heescht.

Haut den Numm "bréchege phosphorhaltege" ass nëmmen fir de chemeschen Element benotzt, iwwerdeems de microcrystalline bloer Material engem phosphor genannt. "Phosphor" Kaskariolo, scheinbar, war Barium sulfide. Déi éischt kommerziell sinn phosphor (1870) gouf e "molen Balmain" - Léisung vun Kalzium sulfide. eent vun de wichtegsten an modern Technologie - an 1866, dat war an der éischter stabil Zénk sulfide phosphor vun beschriwwen.

Eng vun den éischten wëssenschaftlech Etuden vun der luminescence, déi um rotting Holz oder Fleesch a verachten Ausdrock ass, an 1672 vun den Englänner Wëssenschaftler Robert Boyle gesuergt huet, deen, obwuel hien net un der biochemical Urspronk vun dësem Liicht wosst, nach e puer vun der Basis Eegeschafte vun bioluminescent Systemer Formatioun:

• Glow kal;
• et kann duerch chemesch Agenten wéi Alkohol, Salz- Seier an ammonia opgeléist ginn;
• Stralung verlaangt Zougang zu der Loft.

An de Joren 1885-1887, war et observéiert datt Brutto dovu aus verachten West indeschen (pyrophorus) an clam Foladi wann produzéiere Liichtjoer gemëscht.

Déi éischt effikass chemiluminescent Material goufen nonbiological syntheteschen awer wéi luminol, an 1928 Joer entdeckt.

Chemi- an bioluminescence

Gréissten Deel vun der Energie an de chemesche Reaktioune Verëffentlechung, besonnesch oxydéiert Reaktioune, huet d'Form vun Hëtzt. An e puer Reaktioune, mä engem Deel benotzt Elektronepueren zu provozéiert bis héichen Niveau, an am unisse Molekülle virum chemiluminescence (CL). Studien weisen, dass CL en allgemengt Phänomen ass, mä de luminescence Intensitéit ass sou kleng dass se de Gebrauch vun sensibel detectors verlaangt. Et ginn awer e puer vun der awer dass liewege CL weise. Déi bescht bekannte vun dësen ass luminol, dee mat Waasserstoff Hem op oxydéiert eng staark blo oder blo-gréng Luucht nozeginn kann. Aner Stäerkten vun CL-Substanzen - an lucigenin lofin. Trotz hirer Hellegkeet CL, net all vun hinnen sinn effektiv op chemesche Energie an Liichtjoer Ëmwandlung, dh. K. Manner wéi 1% vun der Molekülle produzéiert gëtt Liichtjoer. An de 1960er Joren huet et fonnt, datt d'Kris géinge verschlëmmeren vun oxalic Seier, oxidized zu anhydrous Léisungsmëttelen an der Präsenz vun héich unisse aromatesche awer hell Luucht mat engem Effizienz vun 23% produzéiert gëtt.

Bioluminescence ass eng speziell Zort vun chemiluminescence vun Enzymen of catalyzed. D'luminescence Wasserstoff vun dëse Reaktioune kann 100% erreecht, dat heescht, datt all Protein vun luciferin reactant Staat Prënzenhochzäit Emissiounen. All bekannt haut bioluminescent Reaktioun catalyzed oxydéiert Reaktioune vun der Präsenz vun Loft geschitt.

thermally stimuléiert luminescence

Thermoluminescence heescht keng thermesch Stralung mä d'Liicht Emissioun Material Stäerkung, de Elektronepueren déi duerch Hëtzt opgereegt sinn. Thermally luminescence zu puer Mineralstoffer a besonnesch an Kristallsglas produzéiert phosphors observéiert stimuléiert no si vun Liichtjoer opgereegt ginn haten.

photoluminescence

Photoluminescence déi op der Material ënnert der Aktioun vun elektromagnéitesch Stralung Tëschefall existeiert, kann an der Gamme vun siichtbar Liicht duerch d'violett bis x-Ray an Gammablëtz Stralung gemaach ginn. An luminescence entschlof vun photons, Wellelängt vun Emissiounen Liichtjoer ass allgemeng t'selwecht oder méi grouss wéi d'Wellelängt vun der spannend (m. E. t'selwecht oder manner Muecht). Dës Differenz zu Wellelängt vun der Transformatioun vun der Entréeën Energie an Schwéngungen vun Atomer oder Protonen ëmmer. Heiansdo, mat intensiver Laser hëlze, kann Emissiounen Liicht eng kuerz Wellelängt hunn.

D'Tatsaach, datt de eens kann duerch violett Stralung opgereegt gin, vun der däitscher Physiker Johann Ritter an 1801 entdeckt gouf, huet gemierkt huet datt d'phosphors am onsichtbar Regioun vun der purpurroude Deel vum Spektrum Liichtebengelchen hell, an opgemaach also der UV Stralung. D'Konversioun vun UV ze gesi Liichtjoer ass vun super praktesch Bedeitung.

Gamma an x-Strahlen provozéiert phosphors, an aner Kristallen Material fir d'luminescence Staat duerch Eegeliichten Prozess vun recombination vun Elektronepueren an Protonen gefollegt, woubäi luminescence existeiert. D'Benotzung vun et zu fluoroscopy zu radiology benotzt, an scintillation counters. Déi lescht Rekord a Moossnam der Stralung Gammablëtz op engem disc mat engem phosphor Beschichtete Direkter, dee mat der Uewerfläch vun der photomultiplier an opteschen Kontakt ass.

triboluminescence

Wann de Kristaller vun e puer Substanzen, wéi -Gedrénks, Aacht, siichtbar Drëps. Déi selwecht ass an vill Bio an inorganic Substanzen observéiert. All dës Zorte vu luminescence generéiert vum positiv an negativ elektresch Käschten. Rezent vun mechanesch Trennung Fläch am crystallization Prozess produzéiert. Liicht Emissioun hëlt dann Plaz vun Wäermt - entweder direkt tëscht dem moieties vun der Molekülle, entweder duerch excitation vun luminescence vun der Ambiance bei de getrennt Uewerfläch.

electroluminescence

Als thermoluminescence, electroluminescence (EL), de Begrëff verschidden Zorte vu luminescence gemeinsam Fonktioun vun deem och ass, datt Liichtjoer Emissiounen ass wann eng elektresch Offlossquantitéit vun Gasen, Flëssegkeeten a staark Materialien. An 1752 gegrënnt Bendzhamin Franklin der luminescence vun Turbo-entschlof elektresch Offlossquantitéit duerch d'Atmosphär. An 1860, war de Offlossquantitéit Sonneluucht éischt an der Royal Society of London bewisen. Si produzéiert engem helle wäiss Liicht mat enger héich Volt Offlossquantitéit duerch d'Kuelendioxid op niddereg Drock. Modern unisse Luuchte op enger Kombinatioun vun electroluminescence an photoluminescence Merkur Atomer vun elektreschen Offlossquantitéit Sonneluucht opgereegt baséiert sinn, d'violett Stralung vun hinnen Emissiounen ass nees siichtbar Liichtjoer via de phosphor ëmgerechent.

EL um gedränkt während electrolysis observéiert wéinst recombination vun Protonen (an domat eng Zort chemiluminescence). Ënner dem Afloss vun der elektrescht Feld am dënn Schichten vun bloer Zénk sulfide Emissioun vu Liicht existeiert, wat och zu den electroluminescence bezeechent gëtt.

Eng grouss Zuel vu Materialien schéckt luminescence ënner dem Afloss vun scho Elektronepueren - Diamanten, Rubin, Kristallsglas produzéiert Phosphorgehalt a bestëmmte komplex Platin Salz. Déi éischt praktesch Uwendung vun cathodoluminescence - Oscilloscope (1897). Ähnlech Schiirme verbessert Kristallen phosphors benotzt ginn an televisions, radars, oscilloscopes an Elektronen Mikroskopen benotzt.

vum Radio

Radioaktiv Elementer kann Alpha Deelchen (Helium Käre), Elektronepueren an Gammablëtz Strahlen (eng héich-Energie elektromagnéitesch Stralung) produzéiert gëtt. Stralung luminescence - e Liichtebengelchen vum radioaktiv Substanz opgereegt. Wann Alpha ëm koumen Kristallen phosphor, siichtbar ënnert der microscope klengt Geflimmers. Dëse Prinzip benotzt Englesch Physiker Ernest Rutherford, ze beweisen, datt Atom engem zentrale Kär huet. Self-hell molen benotzt fir Marquage Aueren an aner Instrumenter sinn op der RL baséiert. Se aus der phosphor an der radioaktiv Substanz, zum Beispill tritium oder Radium. Impressionante natierlech luminescence - ass de Aurora borealis: radioaktiv Prozesser op der Sonn produzéiert gëtt an Raum grouss Radius vun Elektronepueren an Protonen. Wann se der Äerd Approche, directs hinnen hir geomagnetic Terrain ze der Pole. Gas-Offlossquantitéit Prozesser am ieweschte Schichten vun der Atmosphär an engem berühmte Aurora schafen.

Luminescence: Physik vum Prozess

Emissioun vum siichtbare Liicht (dh. E. No Wellelängten tëscht 690 nm a 400 nm) excitation verlaangt Energie, déi op d'mannst Einstein Gesetz virgeschriwwen ass. Energie (E) ass gläich ze Planck d'konstant (h), déi vun der Frequenz vun Liichtjoer doubelt (ν) oder seng Vitesse an engem Vakuum (C), andeems der Wellelängt ënnerdeelt (λ): E = hν = HC / λ.

Also, der Energie fir d'excitation waren läit tëschent 40 kilocalories (fir rout) bis 60 kcal (fir giel), an 80 Kalorien (bis mauve) pro mol vun Substanz. Aner Manéier Energie vun ausdrécken - an Elektronen volts (1 Print = 1,6 × 10 ^-12 erg) - vun 1,8 bis 3,1 Print.

D'excitation Energie ze Elektronepueren responsabel fir d'luminescence iwwerginn, datt zu engem méi héich eent vu senge Buedem Niveau sprangen. Dës Konditioune sinn duerch d'Gesetzer vun Quantemechanik alles. Verschidde Mechanismen vun excitation hänkt ob existeiert et zu Single Atomer a Molekülle, oder am Kombinatioune vun Molekülle an der Kristallsglas produzéiert. Si vun der Aktioun vun scho Deelchen, wéi Elektronepueren, positiv Protonen oder photons ageleet.

Oft, ass de excitation Energie vill méi héich wéi eng Elektronen zu Stralung gereest néideg. Zum Beispill, phosphor luminescence Kristallsglas produzéiert Televisioun Schiirme, cathode Elektronepueren mat mengen Energien vun 25.000 volts produzéiert. Trotzdem, ass d'Faarf vun unisse Liichtjoer bal onofhängeg vun der ëm Energie. Et ass duerch den Niveau vun der opgereegt Staat vun der Kristallsglas produzéiert Energie Zentren beaflosst.

unisse Luuchte

D'Deelercher, wéinst deem luminescence existeiert - dëst baussenzegen Elektronepueren vun Atomer oder Molekülle. Am unisse Luuchte, wéi Quecksëlwer Atom ass ënner dem Afloss vun Energie 6,7 Print oder méi, erausgedriwwen zu engem héichen Niveau ee vun deenen zwee Elektronepueren baussenzegen Levée. No sengem Retour op de Buedem Staat ass den Ënnerscheed an Energie wéi violett Liicht mat enger Wellelängt vun 185 nm Emissiounen. Der Transitioun tëscht der Basis an engem aneren Niveau produzéiert violett Stralung bei 254 nm, deen am Tour, aner phosphor generéieren siichtbar Liichtjoer provozéiert kann.

Dëst Stralung ass besonnesch intensiv um niddereg Drock Merkur es (10 ^-5 Atmosphär) benotzt an Gas Offlossquantitéit Luuchte vun niddereg Drock. Also ronn 60% vun Elektronen Energie ass an ëmgerechent engem monochromatesch UV Luucht.

Op héich Drock, geet d'Frequenz. net méi Spektren vun eent Spektralklass Linn vun 254 nm begräifen, an der Stralung Energie aus der Spektralklass Linnen entspriechend fir verschidden elektronesch Niveaue verdeelt ass: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 an 578 nm. Héich Drock Merkur Luuchte sinn fir Wiederwelt, well de siichtbar 405-546 nm blo-gréng Luucht ginn, iwwerdeems vun der Stralung am roude Liicht mat enger phosphor als Resultat wäiss gëtt transforméiert Deel.

Wann Gas Molekülle opgereegt sinn, weisen hir luminescence Spektren breet Bands; net nëmmen Elektronepueren sinn op de Niveau méi héich Energie awer gläichzäiteg opgereegt vibrational an Rotatiounsachs Mëttelpunkt vun der Atomer op der ganzer opgewuess. Dëst ass well vibrational an Rotatiounsachs Energie vun der Molekülle 10 ^-2 sinn an 10 ^-4 vun der Transitioun Energien, wat e Majorzsystem vun liicht anescht Wellelängt Komponente vun engem eenzege Band ze definéieren Artikel huet. Déi grouss Molekülle hunn e puer ärem Läischte, eent fir all Zort vun Transitioun. Stralung Molekülle an Léisung kann ribbonlike déi vun der Interaktioun vun engem relativ grouss Zuel vu opgereegt Molekülle an Léisungsmëttelbad Molekülle ëmmer. Am Molekülle, wéi an der Équipe Atomer an der luminescence baussenzegen Elektronepueren vun molekulare orbitals.

Fluorescence an phosphorescence

Dëse Conditioune kann ënnerscheeden ginn net nëmme baséiert op der Dauer vun luminescence, mä och duerch seng Method vun der Produktioun. Wann eng Elektronen zu engem singlet Staat mat dunn androen 10 ^-8 den opgereegt ass, aus wat et einfach op de Buedem zréck kënnt, schéckt der Substanz hir Energie als fluorescence. Während der Transitioun, heescht de spin net änneren. Basis a freeë Staaten hunn en ähnleche mat.

Elektronen, kann awer, zu engem méi héich Energie Niveau opgewuess sinn (genannt "eng opgereegt Triplett Staat") mat sengem zréck Behandlung. An Quantemechanik, verbueden der Mëttesrascht vum Triplett Staat un der singlet, an dofir, der Zäit vun hirem Liewen vill méi. Also, ass d'luminescence an dësem Fall vill méi laangfristeg: do phosphorescence ass.