Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Давыдов А.С. -> "Теория твердого тела" -> 204

Теория твердого тела - Давыдов А.С.

Давыдов А.С. Теория твердого тела — М.: Мир, 1979. — 646 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyatverdogotela1979.pdf
Предыдущая << 1 .. 198 199 200 201 202 203 < 204 > 205 206 207 208 209 210 .. 233 >> Следующая

неоптические переходы между подуровнями возбужденных состояний.
Люминесценция подразделяется на флуоресценцию и фосфоресценцию.
Флуоресценция происходит при электродипольных квантовых переходах между
состояниями одинаковой мультипольности (одинакового спина). Радиационное
время жизни по отношению к флуоресценции равно 10"7-10"9 с.
Фосфоресценцией называется излучение, сопровождающее переходы между
состояниями разной мультипольности. В силу спинового запрета радиационное
время жизни фосфоресценции в миллионы раз превышает радиационное время
жизни флуоресценции, если соответствующие им квантовые переходы
отличаются только спиновыми состояниями.
Наряду с излучением, характеризуемым временем жизни хг, возможны
безызлучательные переходы в состояния с меньшей энергией, в частности, в
основное состояние. Они определяются временами релаксации тг. Процессы
релаксации уменьшают общее время жизни т состояния
На излучение тратится т/т, часть энергии возбуждения, остальная часть
энергии (т/т7-) обращается в тепло. Если выполняется неравенство т, тт,
то кристалл не люминесцирует - световая энергия переходит в тепловую
энергию.
Замечательной особенностью люминесцирующих кристаллов является то, что
для них выполняются условия
где /о - один из нижайших электронных уровней кристалла, отделенный от
основного состояния (g) щелью, значительно превышающей энергию теплового
движения.
При выполнении условий (66.1) между состояниями /0, fu /3, ... с
энергиями Е (/0) < Е (Д) < Е (/2) < ... устанавливается квази-равновесное
распределение, определяемое температурой кристалла. Вероятность
распределения выражается законом Больцмана
т = -i-------------•
Тг + Тг
(66.1)
(66.2)
578
РАССЕЯНИЕ СВЕТА И ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ
[ГЛ. XIV
При очень низких температурах излучение происходит только из состояния
/0. Соответствующее излучение называется термализо-ванной люминесценцией.
Эта термализация носит, однако, условный характер, так как она
осуществляется не по отношению к основному состоянию кристалла, а по
отношению к электронному возбуждению /о, отделенному от основного
состояния на несколько электрон-вольт.
В течение длительного времени электронное возбуждение может хранить в
себе энергию, в десятки и сотни раз превосходящую тепловую энергию.
Способность к такой изоляции обусловлена электронной структурой
элементов, ответственных за излучение (атомы редких земель, ароматические
молекулы и т. д.). 'Длительность свечения меняется для разных веществ и
условий в крайне широких пределах: от миллиардных долей секунды в случае
свечения атомов и молекул до часов и даже многих суток для
кристаллофосфоров.
Если радиационное время жизни делается сравнимым со временем релаксации,
то квазиравновесное распределение полностью не устанавливается. Излучение
частично происходит из нескольких возбужденных состояний. Такое излучение
называют горячей люминесценцией.
Релеевское и комбинационное рассеяние света обычно исследуется при
использовании интенсивного монохроматического излучения с частотой,
расположенной в области прозрачности кристалла. В этих условиях спектр
рассеяния находится в области, далекой от спектра люминесценции, и легко
выделяется. Интенсивность рассеяния очень мала. Однако по мере
приближения возбуждающей частоты к резонансу интенсивность рассеяния
сильно возрастает [463, 464].
В резонансе релеевское и комбинационное рассеяния практически не отличимы
от люминесценции (если не пользоваться определением люминесценции по
Степанову). Как показал Гайтлер ([465], § 20), природа релеевского
резонансного излучения с возбужденного уровня, имеющего ширину у, зависит
от спектрального состава облучающего света. Если система облучается
светом с непрерывным спектром в области у, то имеет место резонансная
люминесценция, т. е. происходят два независимых процесса: поглощение и
последующее испускание света со спектральным распределением,
обусловленным шириной уровня квантовой системы у. Если же система
облучается монохроматическим светом с шириной у0 ^ 7. то испускаемая
линия имеет ту же ширину у0 и форму, что и первичная. При этом поглощение
и излучение представляют собой однофотонный когерентный процесс.
Квантовая система "помнит", какой фотон она поглотила. В этих условиях
энергия квантовой системы в момент взаимодействия со светом не имеет
определенного значения. Таким образом, в процессе резонансной
флюоресценции нельзя сказать, в каком состоянии, основном или
возбужденном, находится молекула. Как только квантовое состояние молекулы
сделается опре-
РАЗЛИЧНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ВТОРИЧНОГО СВЕЧЕНИЯ
579
деленным, например, при измерении в течение времени, малого по сравнению
со временем жизни 1/у, излучаемая энергия, из-за короткого времени
измерения (< 1/у) будет обладать шириной, не меньшей, чем естественная
ширина у. Таким образом, когда молекула в процессе поглощения и излучения
находится в возбужденном состоянии, оба процесса делаются независимыми и
Предыдущая << 1 .. 198 199 200 201 202 203 < 204 > 205 206 207 208 209 210 .. 233 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed