Люмінесценція
ЛЮМІНЕСЦЕ́НЦІЯ (від лат. lumen — світло та escent — суфікс, що означає слабку дію) — надлишкове над тепловим випромінювання світла речовиною, яке може збуджуватися різними факторами, а його тривалість перевищує період світлових коливань. Ін. назва — холодне світло. Вперше явище Л. описане у 18 ст. Термін «Л.» увів 1888 нім. фізик Е. Відеман. Вона відрізняється від рівноваж. тепл. випромінювання, а також від ін. процесів взаємодії світла з речовиною, таких як відбиття, заломлення, різних типів розсіювання тощо. Її фіз. природа полягає у випромінюванні, що відбувається в іонах, атомах або молекулах при їх квант. переходах зі збудженого електрон. стану в основний. Речовини, у яких спостерігається Л., називають люмінофорами. За типом збудження розрізняють фото- (виникає внаслідок збудження квантами світла), електро- (при пропусканні електрич. струму через речовину), термо- (або термостимульована; при нагріванні люмінофорів), хемі- (при протіканні хім. реакцій), біо- (властивість живих організмів випромінювати світло), катодо- (при опромінюванні швидкими електронами — т. зв. катод. променями), трибо- (при розриванні внутр. звʼязків речовини внаслідок подряпин, подрібнення або тертя), кристало- (при кристалізації речовини), пʼєзолюмінесценцію (при стисненні деяких твердих тіл) та ін. За тривалістю висвічування поділяють на флуо- (типовий час 10-9–10-6 сек.) та фосфоресценцію (10-3–10 сек.). За механізмом висвічування виокремлюють резонансну, спонтанну, вимушену та рекомбінаційну Л. Резонансна Л. можлива в атом. парах, її частота співпадає із частотою збуджуючого світла. Спонтанна Л. відбувається унаслідок збудження атома або молекули мимовіл. (нічим не зумовленим) випромінюванням. Вимушена Л., як правило, реалізується в молекуляр. системах при переході молекули у метастабіл. стан з наступним заселенням вищого рівня за рахунок внутр. тепл. енергії чи зовн. інфрачервоного випромінювання. Типовим прикладом такої Л. є деякі види фосфоресцент. свічення. Рекомбінац. Л. — випромінювання світла, яке виникає при рекомбінації частинок, що утворилися при поглинанні енергії на поперед. етапі збудження. При рекомбінац. Л., як правило, акти збудження та випромінювання світла відбуваються у різних областях речовини. Прикладами даного типу Л. є рекомбінація електронів і дірок у напівпровідниках та деяких видах орган. полімерів, електролізна радикал-рекомбінаційна Л. Л. характеризують за спектрал. складом (за залежністю інтенсивності свічення від довжини хвилі), величиною інтенсивності, а також поляризацією випромінювання. Нині найдослідженіша — фотолюмінесценція. Її інтенсивність обумовлена квант. і енергет. виходами, величина яких — відношення кількості відповідно поглинутих квантів чи енергії збудження до заг. кількості квантів люмінесцент. випромінювання чи енергії. Відмінність величини квант. виходу Л. від одиниці визначається т. зв. процесами внутр., температур., концентрац., зовн. статич. і динаміч. гасіння. Осн. закономірності фотолюмінесценції: спектр випромінювання Л. переважно зсунутий у довгохвильову сторону відносно спектра поглинання (правило Стокса), що прийнято пояснювати втратою деякої частини енергії збудження на тепл. рух люмінофора; спектр випромінювання Л. є дзеркал. відображенням спектра поглинання люмінофора, а положення площини симетрії на шкалі довжин хвиль відповідає чисто електрон. переходу (правило дзеркал. симетрії Левшина, яке зазвичай актуальне для рідких розчинів люмінофорів); спектр випромінювання Л. не залежить від довжини хвилі збудження (правило Каша, для рідких молекуляр. розчинів). Вивчення процесів Л. — один із осн. методів оптич. спектроскопії у дослідж. фундам. електрон. властивостей речовини. Явище Л. широко використовують на практиці у різноманіт. фіз.-хім. та мед.-біол. технологіях.
Літ.: E. Wiedemann. Über Fluorescenz und Phosphorescenz. Abhandlung I. (On fluorescence and phosphorescence, first paper) // Annalen der Physik. 1888. Bd. 34; Білий М. У. Атомна фізика. К., 1973; Лакович Д. P. Основы флуоресцентной спектроскопии. Москва, 1986; Його ж. Principles of fluorescence spectroscopy. New York, 1999; Ландсберг Г. С. Оптика. 6-е изд. Москва, 2003.
М. В. Бондар
Додаткові відомості
Рекомендована література
Завантажити статтю
