А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Випромінювань квант

Випромінювань квант може мати будь-яку енергію, аж до максимального значення, рівного енергії падаючого електрона. Енергія кванта дорівнює кінетичної енергії, втраченої електроном.

Схема спектрометрії розсіювання світла і фотолюмінесценції. 1 - лазер, 2 - зразок, 3 - збирає лінза, 4 - спектральний прилад з фотоприймачем, 5 - дзеркально відбитий пучок. Збільшення енергії, що випромінює кванта по відношенню до збудливій (антістоксов зсув) відбувається в тому випадку, коли електрон отримує додаткову енергію від твердого тіла. Цей процес є менш імовірним, ніж безизлучательним релаксація частини енергії порушеної електрона, тому інтенсивність антистоксової компоненти набагато менше, ніж стоксовой.

В силу принципу невизначеності Гейзенберга випроменені кванти повинні мати розподілом по енергії (через кінцевого періоду напіврозпаду збудженого стану ti /2) навіть при відсутності доппле-леровского розширення.

Чисельник виразу (256) визначає число випроменених квантів; перший член знаменника N - число квантів, поглинених при активному поглинанні; другий член знаменника (N - NI) aVH - число квантів, поглинених при неактивному поглинанні. Оскільки розглянута область лежить далеко від максимуму коливального поглинання, то для неї aVK - мала величина, повільно змінюється з частотою.

Квантовим виходом люмінесценції називається відношення числа випроменених квантів до числа поглинених. Енергетичним виходом називається відношення випромінювань енергії до енергії поглиненої. Якщо порушувати світіння, наприклад, флуоресцеїну ультрафіолетовим світлом або видимим світлом різної довжини хвилі то незалежно від того, світлом якої довжини хвилі ми в кожному окремому випадку порушуємо флуоресценцию, залишаються незмінними не тільки спектр флуоресценції (на це вже вказувалося), але у відомому інтервалі довжин хвиль і квантовий вихід.

Схема розташування Тп синглетних (S і триплетних. Квантовий вихід флуоресценції представляє відношення числа випроменених квантів світла зі стану Sj до числа поглинених квантів світла. Розглянемо окремий випадок, коли ймовірність випромінювання кванта флуоресценції визначається тільки трьома зазначеними вище переходами.

Залежність часу життя в тріплетном стані т від температури скла. Квантовий вихід фосфоресценції представляє відношення числа випроменених квантів світла зі стану Tj до числа поглинених квантів світла.

Важливим параметром є також квантова ефективність, виміряна як відношення числа випроменених квантів до числа електронів, що пройшли через р - n - перехід.

При термодинамічній рівновазі в системі не відбувається зміни енергії, тому число випроменених квантів має дорівнювати числу поглинених квантів.

Схеми рекомбінації свічень. 1 - е тривалим світінням. II-з коротким світінням. III-при опроміненні квантами з малою енергією. IV-за відсутності активатора. Неважко бачити, що в цьому випадку енергія збуджує кванта може бути менше енергії, що випромінює кванта.

Схеми рекомбінації свічень. 1-з тривалим світінням. Ц - з коротким світінням. III-при опроміненні квантами з малою енергією. IV-за відсутності активатора.

Неважко бачити, що в цьому випадку енергія збуджує кванта може бути менше енергії, що випромінює кванта.

Що ж відбувається в атомі коли він віддає частину своєї енергії у вигляді излученного кванта.

Подібна реакція нагадує відносини між кодом і параметром в атомних системах, де велика величина излученного кванта означає високу частоту коливань.

У разі порушення частинками (наприклад, катодолюмінесценція) під квантовим виходом слід розуміти відношення числа випроменених квантів до числа поглинених часток.

З іншого боку, робота Уолша і спостереження Топпса і Тауненда про вельми малому значенні відносини числа випроменених квантів до числа реагуючих молекул, приводять нас до висновку про те, що або основна частина речовини реагує по якомусь іншому, відмінному від наведеного вище механізму, або велика частина радикалів СН3СО розкладається термічно, не встигнувши вступити в реакцію з киснем, що приводить до утворення порушеної формальдегіду.

Оскільки cos Ф змінюється в межах від - 1 до - j - 1 допплерівський зсув може як збільшити, так і зменшити енергію излученного кванта і призводить, отже, до виникнення спектра фотонів, розподіленого навколо величини Ет - R. При кімнатній температурі ширина такого розподілу становить близько 0 1 ев. Слід чітко уявляти, що при наявності допплерівського розширення збереження енергії означає, що або частина енергії хімічної системи передається у-кванта, або ще якась частина енергії Ег понад енергії віддачі (див. Пункт 1) йде на збудження хімічної системи.

Основна відмінність лазерних джерел світла від звичайних полягає в тому, що в звичайних джерелах збуджені атоми випромінюють світло незалежно один від одного, в результаті чого випроменені кванти мають різні частоти, різні напрямки поширення і крім того, таке світло неполяризована. Для отримання світлових пучків великої потужності світлові хвилі які випромінює джерелом, повинні бути когерентність і однаково поляризовані тоді при їх накладенні один на одного результуюча амплітуда буде посилена пропорційно числу атомів випромінювача, а їх інтенсивність зросте пропорційно квадрату їх числа. Щоб отримати таке інтенсивне когерентне випромінювання, потрібно атоми речовини одночасно перевести в збуджений стан, опромінюючи їх такими ж фотонами, які ці атоми самі можуть випромінювати. Вперше цей принцип посилення світла був запропонований В.А. Фабрикантом в 1940 р) При цьому різко зростає ймовірність випромінювання атомами фотонів такої ж частоти. Що виникає при цьому випромінювання називають вимушеним. 
Вихід флуоресценціі2324 має велике значення, так як в флуоресцентного хімічному аналізі про наявність того чи іншого речовини судять по інтенсивності флуоресценції /д, пропорційної числу випроменених квантів ЛГЛ.

Якщо одночасно порушити ядерний перехід, наприклад (- Н /2 - fl) - - (l /2t 0), то сигнал ЯМР матиме дуже малу, інтенсивність в порівнянні з інтенсивністю сигналу ЕПР перш за все тому, що цілком зайнятий або випромінювань квант ЯМР значно менше кванта ЕПР, а також тому, що ймовірність поглинання або випромінювання також значно менше. Тому сигнал ЯМР неможливо продетектировать безпосередньо.

Тому в спектрі люмінесценції може бути присутнім весь набір частот від мінімальної, яка відповідає переходу з дна зони провідності на рівень активатора, і до найбільшої, відповідної переходу на рівень активатора електрона, який перекинуто в зону провідності з самого верхнього рівня валентної зони відразу ж після його появи на цьому рівні; енергія, що випромінює кванта hV і в цьому випадку буде менше енергії збуджуючого на кількість енергії, відповідне відстані від верху валентної зони до рівнів активатора.

Ставлення /pv //r є функцією щільності струму /через діод і збільшується з її ростом. Кількість випроменених квантів світла на кожен рекомбинированного електрон характеризує внутрішній квантовий вихід діода.

Так як умова зі E2 /EQ завжди буде задоволено для: квантів достатньо малої енергії, то з (10) випливає, що інфрачервона катастрофа в гальмівному випромінюванні ніколи не має місця, так як при зі - 0 спектр з dco /eo перебудовується в dtoiyub. Повне число випроменених квантів тим самим виявляється кінцевим.

Дуже ващним фактором, що визначає інтенсивність люмінесценції, є квантовий вихід - свого роду коефіцієнт корисної дії люмінофора. Він являє собою відношення числа випроменених квантів до числа поглинених. Абсолютний квантовий вихід не залежить від потужності джерела збудження і як інтенсивність поглинання, визначається будовою речовини, що світиться. Якщо відсутня безизлучательним деградація енергії, число випроменених квантів може бути дорівнює числу поглинених. Наявність безвипромінювальних процесів, що конкурують з радіаційними, зменшує квантовий вихід.

На рис. 4 - 6 спектр поглинання антрацену в етанолі порівнюється з його спектром флуоресценції. вони призводять доводи на користь того, щоб по осі ординат відкладати число випроменених квантів на одиницю інтервалу частот, а по осі абсцис - частоту. Якщо зображати флуоресцентні дані таким способом, то виходить, що інтегральна площа під кривою випускання прямо пропор-ційних льону справжню дію флуоресценції даної речовини. Порівнюючи цю величину з відповідною площею, отриманої в тих же умовах для стандартного речовини (флуоресцентного актинометрії), з відомим абсолютним квантовим виходом флуоресценції (наприклад, сульфату хініну, для якого ф /055[110]), можна легко знайти невідомий абсолютний квантовий вихід (розд.

У класичній теорії такої дивної проблеми не виникало: електрон випромінював, безперервно вагаючись або обертаючись, і частота излученного їм світла прямо вказувала на частоту його коливань або обертання. А тепер все залежало від величини стрибка електрона - від глибини його невпинного падіння в атомі: трапиться великий стрибок - відбудеться велика втрата енергії - великим буде випромінювань квант - високою частота испущенного світла.

Скачки означали, що атом випромінює світло цілими порціями - єдиними і неподільними, бо затриматися десь між двох дозволених енергетичних рівнів електрон не може. Схема Бора показала, як народжуються планковские кванти. Величина излученного кванта залежить від розмашистості стрибка, вчиненого електроном.

Правила відбору для всіх ядерних перетворень включають в себе вказівку на те, чи змінюється парність ядра в результаті перетворення. Таким чином, та означає, що ядерна парність змінюється; отже, випущені або поглинені частинки (або кванти) знаходяться в непарному стані. Наприклад, випромінювань квант, що має /1 щодо ядра, буде знаходитися в непарному стані і може випускати тільки в тому випадку, якщо парність ядра змінюється. Так, випромінювань квант, який має 1 2 щодо ядра, буде парним, і може бути виданий тільки в тому випадку, якщо парність ядра не змінюється.

У полум'ї ацеталь-дегід на кожні106 реагуючих молекул ацетальде-гіда випромінюється приблизно тільки один квант світла. Ставлення числа випроменених квантів світла до кількості утворених молекул формальдегіду було, однак, набагато більше - хімічний аналіз продуктів дає 125 молекул формальдегіду на один квант. Топпс і Тауненд укладають на підставі цих результатів, що освіта порушених молекул формальдегіду не має безпосереднього відношення до основного хімічного процесу. Дійсно, висновок про те, що порушені молекули формальдегіду не є основними продуктами реакції, що протікає в умовах холодного полум'я, здається цілком законним. Слід, однак, мати на увазі що дуже велике значення може мати дезактивація. Середній час випромінювання для молекули формальдегіду повинно бути близько один по одному величини до 10 - 5 сек. Далі якщо прийняти, що число зіткнень, які долають молекулою в одну секунду, одно 1010 то, дійсно, з кожних 105 порушених молекул тільки одна зможе випромінювати квант світла.

При переході електрона в атомі з одного стану в інший випромінюється квант світла. Однак відомо, що спектральні лінії випромінювання мають певну природну ширину. Це означає, що випромінюють кванти не мають строго визначених енергій, що відповідає розкиду в значеннях різниці енергій при переході атома з одного квантового стану в інший.

нехай товщина сцинтилятора становить 1 сі. Зазвичай від сцинтиляторів вдається передати до фотокатоду не більше 20% излученного світла. До них слід додати флуктуації іонізаційних втрат і флуктуації числа випроменених квантів світла. Ці процеси ще більше погіршують точність визначення енергії.

Правила відбору для всіх ядерних перетворень включають в себе вказівку на те, чи змінюється парність ядра в результаті перетворення. Таким чином, та означає, що ядерна парність змінюється; отже, випущені або поглинені частинки (або кванти) знаходяться в непарному стані. Наприклад, випромінювань квант, що має /1 щодо ядра, буде знаходитися в непарному стані і може випускати тільки в тому випадку, якщо парність ядра змінюється. Так, випромінювань квант, який має 1 2 щодо ядра, буде парним, і може бути виданий тільки в тому випадку, якщо парність ядра не змінюється.

Інверсія заселеність рівнів в цих пучках досягається за допомогою спеціальних сортують систем (електричних або магнітних), залишають в пучку переважно ті молекули (або атоми), які знаходяться на вищому енергетичному рівні. Після виходу пучка з сортуючої системи в ньому переважають молекули (або атоми), що знаходяться на вищому енергетичному рівні. Потрапляючи в об'ємний резонатор, налаштований на частоту, дуже близьку до частоті квантів, відповідних переходу молекул (або атомів) з вищого на нижчий рівень, під дією поля об'ємного резонатора молекули (або атоми) будуть випромінювати кванти, що збільшують енергію коливань в об'ємному резонаторі. Якщо енергія випроменених квантів перевищує всі втрати в об'ємному резонаторі то коливання будуть наростати до того моменту, коли втрати енергії в об'ємному резонаторі досягнуть величини енергії, що віддається усіма випромінюваними квантами об'ємному резонатору. Такий стан настає тому, що в сильному полі електромагнітної хвилі що викликає вимушене випромінювання, сумарна енергія випромінюваних квантів зростає повільніше, ніж напруженість поля хвилі. Тому втрати енергії в об'ємному резонаторі зрештою досягають величини енергії, що віддається усіма випромінюваними квантами, після чого в об'ємному резонаторі встановлюються коливання з постійною амплітудою - автоколебания. У К - р на молекулярних і атомних пучках для інверсії рівнів населеності застосовуються також методи оптичного накачування. У цьому випадку роль допоміжного випромінювання грає потужне оптичне випромінювання, але частоти квантів індукованого випромінювання лежать в раднодіаіазоне.

Достатнім виявляється лише припущення про повне перетворення маси центральних частин зірок в масу квантів випромінювання. Що виникає при цьому випромінювання повинне мати частоту того ж порядку, що і космічні промені. Однак це випромінювання не може вийти на поверхню зірки. Багаторазово поглинені і вдруге випроменені кванти поступово втрачають свою потужність, так само як це має місце в явищі Комптона (§ 570), і зірка випромінює в простір головним чином видиме світло, відповідний її поверхневої температури. Механізм перетворення частинок речовини зірки в кванти випромінювання в значній мірі ще є ворожильні. Так, Еддінгтон передбачає, що протягом першої стадії свого розвитку зірка існує за рахунок недовговічного запасу енергії, що виділяється, наприклад, при утворенні елементів, поки її центральна температура не досягає критичної (40000000) Після цього починається процес, що веде до повного перетворення частинок речовини в кванти. Джині висуває іншу гіпотезу, згідно з якою в радіацію мимовільно перетворюються тільки важкі атоми (з атомним вагою, ббльшім урану), найбільш схильні до такого перетворення.

Дуже ващним фактором, що визначає інтенсивність люмінесценції, є квантовий вихід - свого роду коефіцієнт корисної дії люмінофора. Він являє собою відношення числа випроменених квантів до числа поглинених. абсолютний квантовий вихід не залежить від потужності джерела збудження і як інтенсивність поглинання, визначається будовою речовини, що світиться. Якщо відсутня безизлучательним деградація енергії, число випроменених квантів може бути дорівнює числу поглинених. Наявність безвипромінювальних процесів, що конкурують з радіаційними, зменшує квантовий вихід.

Часто зустрічається помилковий погляд, що співвідношення Е - тс2 представляє закон перетворення матерії в енергію. Ми бачили, що істинний сенс цього закону полягає в тому, що кожному зміни енергії тіла відповідає строго певна зміна маси цього тіла. Маса не перетворюється в енергію, але зміни маси супроводжують змін енергії. Спад (дефект) маси частинок дорівнює масі випроменених квантів; спад енергії частинок дорівнює енергії, що випромінюють квантів.

Часто зустрічається помилковий погляд, що співвідношення Е - тс2 представляє закон перетворення матерії в енергію. Ми бачили, що істинний сенс цього закону полягає в тому, що кожному зміни енергії тіла відповідає строго певна зміна маси цього тіла. Маса не перетворюється в енергію, але зміни маси супроводжують змін енергії. Спад (дефект) маси частинок дорівнює масі випроменених квантів; спад енергії частинок дорівнює енергії, що випромінюють квантів.

Вихідні промені відчуваючи зростаючу червоне зміщення в гравітаційне поле, приходять все більш і більш почервонілими. Потужність випромінювання швидко падає і за часи порядку Rg /c після стиснення коллапсирующимися тіла до розміру порядку гравітаційного радіуса, зовнішній спостерігач перестає його бачити: утворюється чорна діра. Ця діра дійсно чорна. Володіючи обмеженою енергією, коллапсирующимися тіло до перетину горизонту подій здатне випромінювати на нескінченність лише кінцеве число світлових квантів, так що після моменту виходу назовні останнього излученного кванта з чорної діри більше не виходить ніякої інформації. Починаючи з певного моменту, виявляється неможливою також спроба отримати інформацію про сколлапсировало тілі за допомогою надісланій слідом цього тіла ракети. Справа в тому, що коли ця ракета досягне гравітаційного радіуса, вона, звичайно ж, не виявить там сколлапсировало тіло.

У наш час дослідження люмінесценції забезпечують отримання великої інформації про природу порушених атомів або молекул, про їх структуру, розміри і форму, їх орієнтації, часу життя і побічно, про їх подальшу долю, коли вони існують недостатньо довго, щоб зазнати радіаційну дезактивацію. Таким чином, люмінесценція є цінним методом дослідження хімії збуджених станів, і оскільки всі хімічні реакції протікають за участю так чи інакше порушених частинок, то люмінесценція, що розуміється досить широко, висвітлює всю область хімії. Ми зовсім не стверджуємо при цьому, що всі порушені стану призводять до люмінесценції. Так як люмінесценція є усунення порушення шляхом випускання у вигляді світлових квантів поглиненої (або отриманої іншим чином) енергії, то вона конкурує з хімічними реакціями, і з хімічної точки зору кожен випромінювань квант є втраченим.

Визначення абсолютних квантових виходів флуоресценції є досить важке завдання. Воно вимагає вимірювання поглинених і випускаються квантів у всій області частот з поправками на розсіяне світло, повторне поглинання і на ефекти заломлення. На практиці часто використовують розчини речовин з відомим квантовим виходом флуоресценції. Вимірюють інтенсивність флуоресценції відомого і досліджуваного розчину в абсолютно ідентичних умовах як функцію частоти. Будують криві залежності відносного числа випроменених квантів від частоти. Площі під цими кривими пропорційні квантовому виходу флуоресценції. Знаючи відповідне значення квантового виходу для стандарту, визначають величину квантового виходу флуоресценції досліджуваного з'єднання.

Ці центри спочатку захоплюють електрон або дірку, а Потім і їх партнера по рекомбінації. Енергія, що звільняється в процесі рекомбінації, може призводити як до випромінювальною, так і до безизлучательним переходах. Центри, що пригнічують радіаційну рекомбінацію, називають туша центрами. Це придушення світіння відбувається або через зменшення ефективності характерних випромінювальних процесів або через посилення ефективності без-излучательной дезактивації енергії. Хоча в органічних кристалах центри рекомбінації, безумовно, існують (див. Нижче), ступінь їх участі в ЕЛ невідома. Проте розрахунки[27]показують, що причини, що призводять до локалізації в кристалі синглетних екситонів, збільшують також і взаємодія екситонних станів з локальними коливаннями решітки. Очевидно, збільшення числа таких центрів веде до зменшення виходу електролюмінесценції, який визначається як число випроменених квантів, що припадають на інжектувати електронно-дірковий пару.