Фотолюминесценция

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Фотолюминесценция — люминесценция, возбуждаемая светом.

Виды фотолюминесценции[править | править вики-текст]

  • Резонансное излучение — простейший случай фотолюминесценции. В этом случае, излучение на выходе среды происходит на той же частоте, что и частота падающего света. Этот случай хорошо иллюстрируют опыты американского оптика Вуда (R.Wood), наблюдавшего резонансное взаимодействие светового излучения c помещенными в кювету атомарными парами натрия.
  • При фотолюминесценции молекулярных и других — атомарных, наноразмерных сред излучение обычно подчиняется правилу Стокса, то есть частота испускаемого света фотолюминесценции обычно меньше, чем частота падающего. Однако, это правило часто нарушается и наряду со стоксовой наблюдается антистоксова часть спектра, то есть происходит излучение частоты, большей, чем частота возбуждающего света. Отметим, что, как правило, в общем случае, в отличие от резонансного излучения, упомянутого в начале статьи, ширина спектра фотолюминесценции оказывается большей, чем ширина спектра возбуждающего фотолюминесценцию излучения.

Эксперименты по фотолюминесценции, выполненные как в случае простых систем — атомарных, так и в ещё более сложных, чем молекулы средах, например, в случае наночастиц, помещенных в аморфную среду (жидкость или стекло) подтверждают правило Стокса в полной мере. Это следует из многочисленных экспериментов, выполненных с использованием лазеров, позволяющих осуществлять возбуждение среды в широком диапазоне частот. В этом случае, как правило, с уменьшением частоты возбуждающего излучения происходит изменение и сдвиг в стоксову область частоты максимального пика спектра фотолюминесценции, что не мешает при соблюдении определенных условий резонанса появлению антистоксовой части спектра. При фотолюминесценции энергия возбуждающего излучения переходит не только в энергию испускаемого излучения, но также и в энергию колебательного, вращательного и поступательного движения молекул или атомов, то есть в тепловую энергию (см. безызлучательная релаксация).

Фотолюминесценция и закон сохранения энергии[править | править вики-текст]

Можно показать, что квантовый выход (отношение числа испускаемых световых квантов к числу возбуждающих световых квантов) оказывается меньше единицы.

Для явления фотолюминесценции закон сохранения энергии имеет следующий вид h\nu_i = 2h\nu - h\nu_{ij}[1], где h\nu — энергия квантов светового излучения, используемого для возбуждения фотолюминесценции. Величина \nu — частота этого излучения. Величина h\nu_i соответствует энергии квантов излучения фотолюминесценции, а величина h\nu_{ij} характеризует электронные переходы в атоме, молекуле или иной исследуемой среде, на которых происходит безызлучательная релаксация, вызывающая нагрев фотолюминесцирующей среды. В случае непрерывного спектра частоты h\nu_{ij} характеризуют гармоники, на которые данный спектр может быть разложен. Этой величине соответствует достаточно широкий спектр частот, включающий всевозможные виды уширения спектральной линии, соответствующей частоте \nu_{ij} . Если h\nu меньше h\nu_{ij}, то имеет место стоксова фотолюминесценция, и, наоборот, для случая, когда величина h\nu больше h\nu_{ij} — антистоксова. Частота \nu, по существу, есть среднее арифметическое между частотой \nu_{ij}, на которой происходит поглощение избытка энергии, не преобразованной в излучение фотолюминесценции, и частотой \nu_i (одной из частотных компонент), присутствующей в спектре излучения фотолюминесценции. Из закона сохранения энергии следует известное в фотолюминесценции правило зеркальной симметрии. Действительно, из закона сохранения энергии для частот, участвующих в процессе фотолюминесценции, мы имеем соотношение симметрии: h\nu_{ij} - h\nu = h\nu - h\nu_i. Родившееся на частоте фотолюминесценции излучение в диспергирующей среде распространяется с замедлением, обусловленным локальными, связанными с электронными переходами (в атоме, молекуле) изменениями показателя преломления среды. По-видимому, с этим обстоятельством связано наблюдаемое при фотолюминесценции запаздывание световых процессов.

См. также[править | править вики-текст]

Литература[править | править вики-текст]

  1. Левшин Л. В. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ.-Москва: Наука,1951. с.
  2. Оглуздин В. Е. Интерпретация видимой фотолюминесценции взвешенных в этаноле разновеликих наночастиц кремния //Физика и техника полупроводников.-2005 Год.-Т.39.-№ 8.-С.920-926.-
  3. Оглуздин В. Е. Роль боровских частот в процессах рассеяния, люминесценции, генерации излучения в различных средах//Успехи физических наук.-2006 Год.-Т. 176.-№ 4.- С.415-420.-
  4. Оглуздин В. Е. Явление люминесценции и замедление света//Известия РАН. Серия физическая.-2006 Год.-Т.70.-С.418-421.-

Примечания[править | править вики-текст]