Luminescence: jinis, cara, lan aplikasi. Thermally stimulus luminescence - apa iki?

Luminescence - punika polusi cahya dening bahan tartamtu ing negara relatif kadhemen. Iku bedo saka radiasi badan Pijar, kayata kobong kayu utawa batubara, wesi molten lan kabel digawe panas dening arus listrik. polusi luminescence wis diamati:

• ing neon lan neon lampu, tivi, layar Radar lan fluoroscopes;
• ing bahan kimia organik kayata luminol utawa luciferin ing kunang-kunang,
• pigmen tartamtu digunakake ing iklan ruangan;
• karo kilat lan aurora.

Ing kabeh iki gejala polusi cahya ora disebabake panas materi ndhuwur suhu kamar, supaya diarani cahya kadhemen. Nilai praktis saka bahan luminescent punika kemampuan kanggo ndandani wangun siro energi menyang katon cahya.

Sumber lan proses

kedadean luminescence occurs minangka asil saka materi panyerepan energi, contone, saka sumber ultraviolet utawa sinar-X, rohé elektron, reaksi kimia, lan ing. d. Iki nyebabake atom inti menyang negara bungah. Awit iku ora bakal tentrem, ing materi ngasilake kanggo asline, lan energi digunakke dirilis minangka cahya lan / utawa panas. Proses melu mung elektron njaba. efficiency luminescence gumantung ing jurusan kang konversi energi penambah gairah menyang cahya. Nomer saka bahan sing duwe kinerja cekap kanggo nggunakake praktis, punika relatif cilik.

Luminescence lan incandescence

luminescence penambah gairah ora gegandhengan karo penambah gairah saka atom. Nalika bahan panas wiwiti cemlorot minangka asil saka bolam, atom sing ana ing negara bungah. Senajan padha kedher malah ing suhu kamar, iku cukup sing radiation wonten ing wilayah spektral infrared adoh. Karo nambah suhu shifts frekuensi saka radiasi elektromagnetik ing wilayah katon. Ing tangan liyane, ing dhuwur banget Suhu kang kui, contone, ing tabung kejut, tabrakan atom bisa dadi kuwat sing elektron sing kapisah saka wong lan berekombinasi, pemancar cahya. Ing kasus iki, luminescence lan Pijar dadi dibedakno.

pigmen Fluorescent lan alami,

pigmen conventional lan alami duwe werna lagi nggambarake sing bagean spektrum kang congenital digunakke. Ana perangan cilik ing energi iki diowahi menyang panas, nanging polusi wujud ana. Yen Nanging, pigmen neon nyerap cahya ing sawetara area tartamtu, bisa emit foton, beda saka bayangan. Iki occurs minangka asil pangolahan ing warno alami utawa pigmen molekul, kang cahya ultraviolet bisa diowahi dadi katon, contone, cahya biru. cara luminescence kuwi digunakake ing iklan ruangan lan ing ngumbah bubuk. Ing kasus kaping kalih, ing "clarifier" tetep ing tissue ora mung kanggo nggambarake putih, nanging uga Ngonversi ultraviolet radiation menyang biru, kuning ngimbangi lan nambahi whiteness.

awal pelajaran

Senajan kilat aurora lan cemlorot kurang saka kunang-kunang lan kelompok jamur wis mesthi wis dikenal kanggo manungsa, ing pasinaon luminescence wiwit karo materi tiron, nalika Vincenzo Kaskariolo alkemis lan Shoemaker saka Bologna (Italia), ing taun 1603 g. Dicampur digawe panas saka barium sulfat (barite ing wangun, spar abot) karo coal. Ing wêdakakêna dijupuk sawise cooling, wengi luminescence biru cemlorot, lan Kaskariolo ngeweruhi sing bisa dibalekno asline dening subjecting wêdakakêna kanggo suryo srengenge. inti iki dijenengi "lapis Solaris" utawa sunstone, amarga alkimia ngarep-arep sing bisa kanggo nguripake logam dasar menyang emas, simbol saka kang srengenge. Afterglow wis nyebabake kapentingan saka akeh ilmuwan saka periode, bahan menehi lan jeneng liyané, kalebu "fosfor", kang tegese "operator cahya".

Saiki jeneng "fosfor" digunakake mung kanggo unsur kimia, nalika materi microcrystalline luminescent disebut Phosphor a. "Fosfor" Kaskariolo, ketoke, ana sulfide barium. Pisanan Phosphor iklan kasedhiya (1870) dadi "Paint Balmain" - solusi saka calcium sulfide. Ing taun 1866, iku iki diterangake ing kawitan Phosphor stabil seng sulfide saka - salah siji sing paling penting ing teknologi modern.

Salah ilmu ilmiah kapisan ing luminescence, kang dicethakaké ing rotting kayu utawa daging lan kunang-kunang, iki dileksanakake ing 1672 dening ilmuwan Inggris Robert Boyle, sing, senajan ora ngerti bab asal biokimia cahya iki, durung ngeset sawetara saka situs dhasar saka sistem Bioluminescent:

• Cemlorot kadhemen;
• iku saged dipuntekan dening agen kimia kayata alkohol, asam klorida lan amonia;
• radiation mbutuhake akses menyang udhara.

Ing taun 1885-1887, iki diamati mbeber Crude saka kunang-kunang West Indian (pyrophorus) lan kerang Foladi nalika pipis cahya pametumu.

Bahan chemiluminescent sepisanan èfèktif padha senyawa sintetis nonbiological kayata luminol, katutup ing 1928 taun.

Chemi- lan bioluminesensi

Paling saka energi dirilis ing reaksi kimia, utamané reaksi oksidasi, wis bentuk panas. Ing sawetara reaksi, nanging bagean digunakake kanggo excite elektron nganti tingkat sing luwih dhuwur, lan ing molekul neon sadurunge chemiluminescence (CL). Pasinaon nuduhake yen CL iku kedadean universal, nanging kakiyatan luminescence dadi cilik sing mbutuhake panggunaan detektor sensitif. , Ana, Nanging sawetara saka senyawa sing ngetokne urip CL. Sing paling misuwur iku luminol, kang marang oksidasi karo hidrogen peroksida bisa ngasilaken cahya biru utawa biru-ijo kuwat. kekiyatan liyane CL-bahan kimia - lan lofin lucigenin. Senadyan CL padhange, ora kabeh wong sing efektif ing nindakake energi kimia menyang cahya, IE. K. saka 1% saka molekul emit lampu Kurang. Ing taun 1960-an iku ketemu sing ester saka asam oksalat, dados pelarut anhydrous ing ngarsane saka senyawa aromatik Highly neon emit cahya padhang karo efficiency saka 23%.

Bioluminesensi yaiku jenis khusus saka chemiluminescence terkatalisis déning enzim. Output luminescence reaksi iki bisa tekan 100%, kang tegese saben molekul luciferin reactant lumebu pemancar negara. Kabeh dikenal saiki reaksi Bioluminescent dipunkatalisis reaksi oksidasi kedadean ing ngarsane online.

luminescence stimulus thermally

Thermoluminescence tegese ora radiation termal nanging damel kiat bahan polusi cahya, ing elektron kang bungah dening panas. Thermally stimulus luminescence diamati ing sawetara mineral lan utamané ing phosphors kristal sawise padha wis bungah dening cahya.

photoluminescence

Photoluminescence kang ana ing tumindak kedadean radiasi elektromagnetik ing materi, bisa digawe ing sawetara cahya katon liwat ultraviolet kanggo x-ray lan radiasi gamma. Ing luminescence, mlebu dening foton, dawa gelombang cahya cemlorot iku umume padha kanggo utawa luwih saka gelombang saka macem (m. E. witjaksono kanggo utawa kurang daya). pabédan ing gelombang disebabake pepindahan ing energi mlebu menyang getaran atom utawa ion. Kadhangkala, karo sinar laser intensif, cahya cemlorot bisa duwe gelombang luwih cendhek.

Kasunyatan sing PL bisa bungah dening ultraviolet radiation, katutup dening fisikawan Jerman Johann Ritter ing taun 1801, piyambakipun ngeweruhi sing phosphors cemlorot padhang ing wilayah siro ing sisih kain wungu saka spektrum, lan kanthi mangkono kabuka ing radhiasi ultraviolèt. Konversi saka UV kanggo cahya katon iku wigati praktis gedhe.

Gamma lan x-cahyo excite phosphors, lan bahan kristal liyane menyang negara luminescence dening proses ionisasi ngiring dening gabungan ulang saka elektron lan ion, kang luminescence ana. Panggunaan iku ing fluoroscopy digunakake ing Radiology, lan counters scintillation. Rekaman pungkasan lan ngukur radiasi gamma katuntun ing disk ditutupi karo Phosphor, kang ing kontak optik karo lumahing photomultiplier ing.

triboluminescence

Nalika kristal saka sawetara bahan kimia, kayata gula, ulig, narik katon. Padha wis diamati ing akèh bahan kimia organik lan anorganik. Kabeh jinis iki luminescence kui dening biaya listrik positif lan negatif. Anyar diprodhuksi liwat lumahan sing misahake mechanical ing proses crystallization. polusi cahya banjur njupuk Panggonan dening discharging - salah siji langsung antarane moieties molekul, liwat penambah gairah saka luminescence saka atmosfer cedhak lumahing kapisah.

electroluminescence

Minangka thermoluminescence, electroluminescence (EL), tembung kalebu macem-macem jinis fitur luminescence umum kang cahya sing cemlorot nalika discharge listrik ing gas, cairan lan bahan padhet. Ing 1752, Benjamin Franklin diadegaké ing luminescence discharge electrical kilat-mlebu liwat atmosfer. Ing taun 1860, lampu discharge iki pisanan tontonan ing Royal Society of London. Dheweke diprodhuksi cahya putih padhang karo discharge dhuwur voltase liwat karbon dioksida ing kurang meksa. Fluoresensi lampu modern sing adhedhasar kombinasi electroluminescence lan photoluminescence Mercury atom bungah dening lamp discharge elektrik, radiasi ultraviolet cemlorot dening wong-wong mau diowahi dadi cahya katon liwat Phosphor ing.

EL diamati ing elektrods sak electrolysis amarga gabungan ulang saka ion (lan kanthi mangkono jenis chemiluminescence). Bab pangaribawa saka lapangan listrik ing lapisan lancip saka polusi sulfide luminescent seng cahya ana, kang uga diarani minangka electroluminescence.

A nomer akeh bahan mancaraken luminescence ing pangaribawa elektron digawe cepet - mirah, Ruby, fosfor kristal lan Komplek uyah platinum tartamtu. aplikasi pisanan praktis saka cathodoluminescence - oscilloscope (1897). layar padha nggunakake apik phosphors kristal digunakake ing tivi, radars, oscilloscopes lan microscopes elektron.

saka radio

unsur radioaktif bisa emit partikel alpha (helium inti), elektron lan sinar gamma (a radiasi elektromagnetik dhuwur-energi). Radiation luminescence - cemlorot bungah dening zat radioaktif. Nalika alpha partikel damel kristal Phosphor, katon ing mikroskop kedhep cilik. asas iki nggunakake fisikawan Ernest Rutherford, kanggo mbuktèkaké yèn atom wis sawijining inti pusat. Paint poto-cetha digunakake kanggo menehi tandha Watches lan pribadi sing adhedhasar RL. Padha kalebu ing Phosphor lan zat radioaktif, contone tritium utawa radium. Nyengsemaken luminescence alam - punika aurora borealis: pangolahan radioaktif ing srengenge emit menyang papan masal ageng elektron lan ion. Nalika nyedhaki bumi, lapangan geomagnetic sawijining mimpin wong-wong mau kanggo cagak. pangolahan Gas-discharge ing lapisan ndhuwur atmosfer lan nggawe aurora misuwur.

Luminescence: fisika saka proses

Polusi cahya katon (IE. E. Kanthi gelombang antarane 690 nm lan 400 nm) penambah gairah mbutuhake energi, kang ditemtokake ing hukum Einstein paling. Energy (E) iku padha karo pancet Planck kang (h), pingan dening frekuensi cahya (ν) utawa kacepetan ing vakum (c), dibagi dening gelombang (λ): E = Hf = hc / λ.

Mangkono, energi needed kanggo penambah gairah ing kisaran saka 40 kilocalories (kanggo abang) kanggo 60 kcal (kanggo kuning), lan 80 kalori (kanggo kain) per mol zat. Liyane cara tjara energi - ing volt elektron (1 eV = 1,6 × 10 ^-12 erg) - saka 1,8 kanggo 3,1 eV.

Energi penambah gairah ditransfer kanggo elektron tanggung jawab kanggo luminescence sing mlumpat saka lemah tingkat kanggo siji luwih. Kahanan iki sing ditemtokake dening hukum mekanika kuantum. Various mekanisme saka penambah gairah gumantung apa ana ing atom siji lan molekul, utawa ing kombinasi saka molekul ing Crystal. Lagi milai dening tumindak partikel cepet, kayata elektron, ion positif utawa foton.

Asring, ing energi penambah gairah Ngartekno luwih saka dibutuhaké kanggo mundhakaken elektron kanggo radiation. Contone, Phosphor luminescence layar televisi kristal, elektron cathode diprodhuksi karo tenogo tegese 25.000 volt. Nanging, ing werna saka cahya meh sawijining saka energi partikel. Iku wis dipengaruhi dening tingkat negara bungah pusat energi kristal.

Fluoresensi lampu

Partikel, amarga kang luminescence ana - iki elektron paling njaba atom utawa molekul. Lampu neon, kayata atom Mercury mimpin ing pangaribawa saka energi 6.7 eV utawa liyane, ngangkat salah siji saka elektron njaba kanggo tingkat sing luwih dhuwur. Sawise sawijining bali menyang negara lemah prabédan ing energi cemlorot minangka cahya ultraviolet kanthi dawa gelombang 185 nm. Transisi antarane basa lan tingkat liyane mrodhuksi radiation ultraviolet ing 254 nm, kang siji, bisa excite ngasilaken Phosphor liyane cahya katon.

radiation Iki utamané kuat ing Mercury beluk meksa kurang (10 ^-5 atmosfer) digunakake ing lampu discharge gas saka kurang meksa. Mangkono 60% energi elektron diowahi dadi cahya UV monochromatic.

Ing dhuwur meksa, frekuensi mundhak. Spektrum maneh kalebu siji garis spektrum saka 254 nm lan energi radiation disebarake saka garis spektral cocog kanggo tingkat elektronik beda: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 lan 578 nm. dhuwur meksa lamps Mercury digunakake kanggo katerangan, wiwit 405-546 nm cahya biru-ijo katon, nalika ganti part radiasi ing cahya abang nggunakake Phosphor minangka asil dadi putih.

Nalika molekul gas bungah, spektrum luminescence sing nuduhake bands amba; ora mung elektron sing wungu kanggo tingkat ènèrgi kang luwih dhuwur nanging gerakan vibrational lan muter bungah bebarengan saka atom ing kabèh. Iki amarga energi vibrational lan muter saka molekul sing 10 ^-2 lan 10 ^-4 saka tenogo transisi, kang nambah nganti netepake majemuk saka komponen gelombang rada beda saka pita siji. Molekul gedhe duwe sawetara ngudani nyalip, siji kanggo saben jinis transisi. molekul Radiation in solusi nguntungaken ribbonlike sing disebabake dening interaksi saka nomer relatif akeh molekul bungah lan molekul solvent. Ing molekul, minangka ing atom melu ing luminescence elektron paling njaba orbitals molekul.

Floresen lan phosphorescence

istilah punika saged dipunbentenaken ora mung adhedhasar dadi saka luminescence, nanging uga dening cara saka produksi. Nalika sawijining èlèktron wis bungah kanggo negara singlet karo drajat kono 10 ^-8 s, saka kang bisa gampang bali menyang lemah, zat mancaraken energi minangka floresen. Sajrone transisi, muter ora ngganti. Dhasar lan bungah negara duwe multiplicity padha.

Elektron, Nanging, bisa wungu kanggo tingkat ènèrgi kang luwih dhuwur (disebut "negara triplet bungah") karo perawatan kang bali. Ing mekanika kuantum, arepe saka negara triplet kanggo singlet ing dilarang, lan Mulane, wektu uripe luwih. Mulane, ing luminescence ing ngono akeh liyane long term: ana phosphorescence.