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. зв’язків речовини внаслідок подряпин, подрібнення або тертя), кристало- (при кристалізації речовини), п’єзолюмінесценцію (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.

Завантажити статтю