Luminescence: seòrsaichean, dhòighean-obrach, agus iarrtasan. Thermally a bhrosnachadh luminescence - dè tha seo?

Luminescence - tha sgaoilidhean solas le cuid de stuthan ann caran fuar a staid. Tha e eadar-dhealaichte bhon rèididheachd de incandescent buidhnean, mar losgadh fiodh no gual, iarann agus leaghta uèir teasachadh le dealain an-dràsta. luminescence sgaoilidh a tha fainear:

• ann an neon agus stuth sruth lòchrain, telebhiseanan, radar agus sgàilein fluoroscopes;
• ann an stuthan fàs-bheairteach mar luminol no luciferin ann fireflies;
• ann an cuid de na stuthan-dath a chleachdadh ann an sanasachd a-muigh;
• le dealanaich agus Aurora.

Ann an sin uile phenomena solas sgaoilidhean nach eil e air adhbhrachadh le teasachadh an stuth Teòthachd os cionn an t-seòmar, agus mar sin 'se fuar solas. Tha practaigeach luach na luminescent stuthan S e an comas a thoirt atharrachadh air an riochd fhaicsinneach lùth-steach ri faicinn solas.

Stòran agus pròiseas

luminescence morbhail annasach a 'tachairt mar thoradh air lùth chiad sreath stuth, mar eisimpleir, bho thobar ultraviolet no X-ghathan, electron shailean ceimigeach, agus mar sin air adhart. d. thoradh air a seo ann an nadur dadaman bhioran gus an stàite. Bhon a tha e neo-sheasmhach, an stuth air tilleadh gu a staid tùsail, agus a 'ghabhail a-steach lùth ga leigeil a-mach mar solas agus / no teas. An lùib a-mhàin a-muigh electrons. luminescence èifeachdas an crochadh air an ìre de atharrachadh excitation lùth-steach solas. Tha an àireamh de stuthan a bheil gu leòr air coileanadh airson cleachdadh practaigeach, tha an ìre mhath beag.

Luminescence agus incandescence

luminescence excitation nach eil e co-cheangailte ri excitation na dadaman. Nuair teth stuthan tòiseachadh a 'deàrrsadh mar thoradh air bholgain, an dadaman a tha ann an staid bhioran. Ged a tha iad Vibrate fiù 's aig an t-seòmar Teòthachd, tha e gu leòr gu bheil an rèididheachd a' tachairt ann an fada fo-dhearg spectral sgìre. Le barrachd Teòthachd gnothaichean a 'gluasad air an tricead de cruth de rèididheachd tarraingeach ri fhaicinn anns an sgìre. Air an làimh eile, aig fìor àrd teòthachd a tha air a chruthachadh, mar eisimpleir, ann an clisgeadh tubes, atamach thubaistean a dh'fhaodas a bhith cho làidir gu bheil a 'electrons tha air dealachadh bho orra agus recombine, emitting solas. Anns a 'chùis seo, agus luminescence incandescent bhith coltach.

Stuth sruth agus na stuthan-dath dathan,

Àbhaisteach agus na stuthan-dath dathan a tha an dath mar a tha iad a 'nochdadh gu bheil pàirt den speactram a tha a' cur a-steach. A bloigh bheag de na lùth ga atharrachadh gu teas, ach cudromach a sgaoilidh a 'tachairt. Ma tha, ge-tà, a 'gabhail a-steach stuth sruth dath solas anns an raon de raon sònraichte, faodaidh e mach photons, eadar-dhealaichte bho meòrachadh. Tha seo a 'tachairt mar thoradh air na modhan-obrachaidh taobh a-staigh an dath no dath moileciuil sa chruinne, le a ultraviolet solas a dh'fhaodas a bhith air atharrachadh gu follaiseach, mar eisimpleir, solas gorm. A leithid luminescence a tha ga chleachdadh ann an sanasachd a-muigh agus ann an pùdar-nighe. Sa chùis mu dheireadh, an "clarifier" fhathast ann an maothraidh chan ann a mhàin a rèir an geal, ach cuideachd iompachadh ultraviolet rèididheachd a-steach do ghorm, buidhe dìoladh agus a 'neartachadh Rubha.

tràth-eòlas

Ged dealanaich Aurora agus gruamach deàrrsadh de fireflies agus fungas a-riamh air a bhith eòlach air a 'chinne-daonna, a' chiad luminescence Eòlais thòisich leis a 'fuadain stuth,' nuair a Vincenzo Kaskariolo Alchemist agus greusaiche de Bologna (An Eadailt), ann an 1603 g. Teasachadh measgachadh de barium sulfate (barite ann an riochd, trom Spar) le gual. Bha fùdar fhaighinn an dèidh fuarachaidh, oidhche gorm luminescence a thèid a sgaoileadh, agus Kaskariolo an aire gum faodar ath-nuadhachadh le subjecting an fùdar gus ghrèin. Tha an stuth a chaidh ainmeachadh "lapis solaris" no sunstone, a chionn alchemists an dòchas gu bheil e comasach air bunait meatailtean Cuir a-steach do òr, samhla a tha a 'ghrian. Afterglow a dh'adhbharaich an ùidh aig mòran luchd-saidheans aig an àm, a 'toirt stuthan agus ainmean eile, nam measg "phosphorus", a' ciallachadh "giùlain de solas."

An-diugh tha an t-ainm "phosphorus" a chleachdadh ach airson an eileamaid cheimigeach, fhad 'sa microcrystalline luminescent stuth ris an canar phosphor. "Phosphorus" Kaskariolo, a rèir choltais, bha barium sulfide. Tha a 'chiad malairteach fhaighinn phosphor (1870) a thàinig gu bhith "a' peantadh Balmain" - fuasgladh calcium sulfide. Ann an 1866, chaidh a mhìneachadh anns a 'chiad stàball sinc sulfide de phosphor - aon den fheadhainn as cudromaiche ann an teicneòlas ùr.

Aon de na ciad sgrùdaidhean saidheansail de na luminescence, a tha air a foillseachadh aig a 'grodadh fiodh no feòil agus fireflies, chaidh a dhèanamh ann an 1672 le na Sasannaich saidheans Robert Boyle, a tha, ged nach robh e fios mu na biochemical tùs an solas seo, gidheadh a chur air cuid de na bunaiteach air feartan bioluminescent siostaman:

• Glow fuar;
• faodar a mhùchadh le luchd-ionaid ceimigeach leithid deoch-làidir, hydrochloric acid agus Ammonia;
• rèididheachd feum air ruigsinneachd do adhar.

Anns na bliadhnaichean 1885-1887, chaidh aire gun robh amh earrainnean o fireflies Innseachan an Iar (pyrophorus) agus creachainn Foladi nuair measgta bathar solas.

Tha a 'chiad èifeachdach chemiluminescent stuthan a bha nonbiological fuadain fhillte mar luminol, a lorg ann an 1928 bliadhna.

Chemi- agus bioluminescence

As an lùth ma sgaoil ann an ceimigeach, gu sònraichte oxidation-bhualaidhean, tha an cruth teas. Ann an cuid de ath-bhualaidhean, ach cuibhrionn a chleachdadh gus excite electrons suas gu ìrean nas àirde, agus ann an stuth sruth molecules an làthair an chemiluminescence (CL). Eòlais sealltainn gu bheil CL S e morbhail annasach a choitcheann, ach an luminescence dian tha cho beag gu bheil e a 'cur feum air an cleachdadh lorgairean mothachail. Tha, ge-tà, air cuid de na co-thàthan a 'taisbeanadh iomadh ìomhaigh bheothail CL. The as ainmeile de na tha luminol, a tha air oxidation le haidridean peroxide urrainn geilleadh làidir gorm no gorm-uaine solas. Neartan eile CL-stuthan - agus lucigenin lofin. Ged a tha iad dealradh CL, chan eil iad uile a tha èifeachdach aig atharrachadh lùth ceimigeach a-steach solas, ie. K. nas lugha na 1% de na molecules-mach solas. Anns na 1960an chaidh a lorg gun robh an esters de oxalic acid, oxidized ann anhydrous lionn-sgaoilidh ann an làthair mòr stuth sruth cùbhraidh choimeasgaidhean mach soilleir le èifeachdais de 23%.

Bioluminescence 'S e seòrsa sònraichte chemiluminescence catalyzed le enzymes. Tha luminescence toradh sin iom- urrainn ruighinn 100%, a 'ciallachadh gu bheil gach moileciuil sa chruinne de luciferin reactant dol a-steach emitting stàite. Na h-uile an-diugh bioluminescent reaction catalyzed oxidation bhualaidhean 'tachairt ann an làthair an èadhar.

thermally a bhrosnachadh luminescence

Thermoluminescence a 'ciallachadh nach eil tearmach rèididheachd ach a' neartachadh an solas sgaoilidh air stuthan, a 'electrons a tha air an togail-inntinn le teas. Thermally a bhrosnachadh luminescence fa'near ann an cuid de mèinnirean agus gu h-àraidh ann an criostal às dèidh phosphors bha iad air an togail-inntinn le solas.

photoluminescence

Photoluminescence a tha a 'tachairt fo an gnìomh cruth de rèididheachd tarraingeach thachair air an stuth, a dh'fhaodar a dhèanamh ann an raon de solas ri fhaicinn tro na ultraviolet gu x-ghathan agus Gamma rèididheachd. Ann luminescence, brosnaichte le photons, wavelength de solas a thèid a sgaoileadh an fharsaingeachd tha co-ionann ri no nas motha na an wavelength na inntinneach (m. E. Co-ionann ri no nas lugha cumhachd). Eadar-dhealachadh seo ann an wavelength air adhbhrachadh le atharrachadh a 'tighinn a-steach lùth-steach chritheadaich na dadaman no ions. Uaireannan, le dian leusair sail, a thèid a sgaoileadh solas a dh'fhaodas a bhith nas giorra wavelength.

Tha an fhìrinn gu bheil an PL faodar togail-inntinn le ultraviolet rèididheachd, chaidh a lorg le na Gearmailt fiosaig Johann Ritter ann an 1801, mhothaich e gun robh an phosphors Glow soilleir anns an roinn neo-fhaicsinneach na purpaidh phàirt den speactram, agus mar sin dh'fhosgail UV rèididheachd. Tha atharrachadh UV a tha rim faicinn solas mòr practaigeach cudromach.

Gamma agus x-ghathan excite phosphors, agus eile Crystalline stuthan gu luminescence staid le ionization pròiseas a leantainn le recombination de electrons agus ions, leis am bheil luminescence a 'tachairt. Tha cleachdadh na tha e ann an fluoroscopy a chleachdadh ann an radiology, agus scintillation cunntairean. Mu dheireadh a 'chlàr agus a' tomhas Gamma rèididheachd a stiùireadh air diosg còmdhach le phosphor, a tha ann Optical conaltraidh le uachdar na photomultiplier.

triboluminescence

Nuair a criostalan cuid de stuthan, mar siùcair, pronnadh, follaiseach sradag. Tha an aon rud a tha a 'faicinn ann an iomadh organach agus inorganic stuthan. A h-uile seòrsa seo de luminescence a chruthachadh le deagh is droch cosgaisean an dealain. Tachartasan a dhèanamh le innealan a 'sgaradh a' nochdadh ann an crystallization phròiseas. Sgòthan sgaoilidh an uair sin a 'gabhail àite le bhith a' coileanadh - aon chuid gu dìreach eadar an moieties an molecules, an dara cuid tro excitation de luminescence an àile faisg air an uachdar a sgaradh.

electroluminescence

Mar thermoluminescence, electroluminescence (EL), a 'gabhail a-steach diofar sheòrsaichean de luminescence aon feart cumanta a tha a thèid a sgaoileadh nuair a tha solas an dealain-arm ann an gasaichean, lionntan agus cruaidh stuthan. Ann an 1752, Benjamin Franklin stèidheachadh an luminescence dealanaich-brosnaichte sgaoilidh dealain tro àile. Ann an 1860, chaidh an leigeil ma sgaoil lampa chiad shealltainn ann an Comann Rìoghail Lunnainn. Tha i a dhèanamh soilleir solas geal le bholtaids àrd-arm tro carbon dà-ogsaid aig Ìosal uairean. Nuadh-stuth sruth lampaichean stèidhichte air measgachadh de electroluminescence agus photoluminescence Gaoithe dadaman togail-inntinn le uisge silteach lampa, an ultraviolet rèididheachd a thèid a sgaoileadh iad a tha air atharrachadh gu solas ri fhaicinn tro na phosphor.

EL fa'near aig an electrodes rè electrolysis sgàth recombination de ions (agus mar sin seòrsa de chemiluminescence). Fo bhuaidh an uisge ann an achadh fillidhean tana luminescent sinc sulfide sgaoilidhean solas a 'tachairt, a tha cuideachd air ainmeachadh mar electroluminescence.

Chaidh àireamh mhòr de stuthan emits luminescence fo bhuaidh na grad electrons - daoimean, ruby, criostal phosphorus is cuid iomadh-fhillte Platinum salainn. Tha a 'chiad iarrtas cathodoluminescence - Oscilloscope (1897). Cluicheadairean sgàilein a 'cleachdadh nas fheàrr Crystalline phosphors a chleachdadh ann an telebhiseanan, radars, oscilloscopes agus electron maigreascopan.

rèidio

Radioactive Faodaidh eileamaidean mach alpha pìosan (helium nuclei), electrons agus gathan gamma (àrd-lùth cruth de rèididheachd tarraingeach). Radiation luminescence - a 'deàrrsadh togail-inntinn le stuthan rèidio-beò. Nuair a alpha Particle bombard Crystalline phosphor, follaiseach fo miocroscop phriobadh beag bìodach. Tha am prionnsapal seo a 'cleachdadh Beurla a-fiosaig Ernest Rutherford, gus dearbhadh gu bheil an dadam Tha prìomh cridhe. Fèin-luminous pheant a chleachdadh airson comharrachadh uaireadairean agus innealan eile a tha stèidhichte air a 'RL. Bha iad a 'dèanamh an àirde de na phosphor agus na stuthan rèidio-beò, mar eisimpleir tritium no radium. Drùidhteach nàdarra luminescence - 'S e Aurora Borealis: rèidio-beò air pròiseasan a' ghrian a-mach fhànais torran mòra de electrons agus ions. Nuair a tha iad a 'tighinn faisg air an Talamh, a geomagnetic achadh stiùireadh dhaibh gus na pòlaichean. Gas-arm pròiseasan ann an ceann shuas na fillidhean de àile agus a 'cruthachadh ainmeil Aurora.

Luminescence: fiosaig den phròiseas

Sgaoilidhean follaiseach solas (ie. E. Le thuinnean eadar 690 agus 400 NM NM) excitation Feumaidh lùth, a tha a 'co-dhùnadh co-dhiù Einstein lagh. Energy (E) a tha co-ionnan ri Planck cunbhalach (s), air iomadachadh le an tricead de solas (ν) no a 'astar ann an Vacuum (c), roinn le wavelength (λ): S = hν = HC / λ.

Mar sin, an lùth a tha a dhìth airson an excitation eadar 40 kilocalories (ruadh) gu 60 kcal (buidhe), agus 80 calaraidh (gu purpaidh) gach Mol de stuthan. Dòigh eile air an cur an cèill lùth - ann electron volts (1 eV 1,6 = × 10 ^-12 erg) - bho 1.8 gu 3.1 eV.

Tha excitation a tha lùth air a ghluasad gu electrons uallach airson luminescence a 'leum bho a talamh gu ìre nas àirde a h-aon. Air na cùmhnantan seo a dhearbhadh le laghan eòlaichean an cuspairean meacanaigeach. Diofar dhòighean de excitation an crochadh air co dhiubh a tha e 'tachairt ann an dadaman singilte agus molecules, no ann am measgachadh de molecules ann an criostal. Tha iad a thòiseachadh leis an gnìomh grad pìosan, leithid electrons, dearbhach no photons ions.

Gu tric, excitation lùth a tha mòran nas àirde na tha a dhìth a thogail electron gu rèididheachd. Mar eisimpleir, phosphor luminescence criostal sgàilein telebhisein, cathode electrons dhèanamh le cuibheas de neart 25,000 volts. A dh'aindeoin sin, tha an dath air stuth sruth solas a tha faisg neo-eisimeileach na Particle lùth. Tha buaidh ga toirt leis an ìre de bhioran staid an criostal ionadan cumhachd.

stuth sruth lampaichean

Tha na pìosan, air sgàth a 'tachairt luminescence - electrons seo a-muigh na dadaman no molecules. Ann an stuth sruth lampaichean, leithid Gaoithe dadam air a stiùireadh fo bhuaidh lùth 6.7 eV no barrachd, a 'togail aon de na dà-muigh electrons gu ìre nas àirde. An dèidh a 'tilleadh gu làr staid an eadar-dhealachadh ann a tha lùth a thèid a sgaoileadh mar ultraviolet solas le wavelength 185 NM. Tha an gluasad eadar an t-ionad agus ìre eile a 'dèanamh ultraviolet rèididheachd aig 254 mìltean mara, a tha ann, faodaidh excite eile phosphor cumhachd ri faicinn solas.

Tha seo a 'rèididheachd a tha gu h-àraidh aig dhian ìosal Brùthadh Gaoithe deatach (10 ^-5 àile) a chleachdadh ann an gas a leigeil ma sgaoil lampaichean ìosal uairean. Mar so mu 60% de electron lùth ga thionndadh a monochromatic UV solas.

Aig bruthadh àrd, an tricead a 'meudachadh. Spectra eil mairidh aon spectral loidhne de 254 mìltean, agus an rèididheachd a tha lùth air a sgaoileadh bho na spectral loidhnichean eadar-dhealaichte a rèir a eileagtronaigeach ìrean: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 agus 578 NM. Àrd Gaoithe Brùthadh lampaichean gan cleachdadh airson solas a chur, bho na faicsinneach 405-546 NM solas gorm-uaine, fhad 'toirt cruth-atharrachadh phàirt de rèididheachd ann an solas dearg a' cleachdadh phosphor mar thoradh air tionndadh geal.

Nuair a gas molecules Tha e na thoileachas, an luminescence spectra sealltainn farsaing còmhlain; chan ann a mhàin electrons a thèid a thogail airson na h-ìrean nas àirde lùth ach aig an aon àm air bhioran vibrational agus cuairteachaidh gluasad na dadaman air fad. Tha seo air sgàth vibrational agus cuairteachaidh lùth na molecules a tha 10 agus 10 ^{-2 -4} air an atharrachadh a neart, a tha a 'cuir suas ri mìneachadh ioma-ghnèitheachd de beagan eadar-dhealaichte wavelength phàirtean de aon chòmhlan. Tha nas motha molecules tha grunn muin a chèile stiallan, aon airson gach seòrsa gluasaid. Radiation molecules ann fuasgladh advantageously ribbonlike a adhbharachadh leis an eadar-obrachadh eadar an ìre mhath àireamh mhòr de bhioran molecules agus solvent molecules. Ann an molecules, mar anns na dadaman an sàs ann an luminescence muigh electrons Mhoileciuilich orbitals.

Fluorescence agus sionnachan air ceann a

Faodar na briathran seo a chomharrachadh, chan ann a-mhàin air stèidh fhad 'sa tha an glow, ach cuideachd air an dòigh sa bheil e air a dhèanamh. Nuair a electron Tha e a-togail-inntinn gu singlet stàit ann an gabhaltas 10 ^-8 s, bhon a tha e furasta tilleadh dhan talamh, nadur emits a lùtha mar fluorescence. Rè an eadar-ghluasaid, chan eil an spion ag atharrachadh. Tha iomadachd cho coltach ris na stàitean bunaiteach agus brosnachail.

Faodar an dealanach a thogail gu ìre lùtha nas àirde (ris an canar "trioblaid trioblaideach") le bhith a 'tionndadh a spion. Ann am meacanaig quantum, thathar a 'toirmeasg eadar-ghluasad bho stàitean trì-deug gu stàitean singlet, agus, mar sin, tha an ùine fada nas fhaide. Mar sin, tha ùine fada nas fhaide anns a 'chùis seo: tha fosphoresc observed.