Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
энергии молекул. Такое ослабление может привести к диссоциации молекул. В
этом случае из-за использования энергии возбуждения на диссоциацию
люминесценция не возникает. Таким образом, увеличение температуры
люминес-цирующей среды, как пы видим из вышеизложенного, может привести к
заметному тушению люминесценции. Например, свечение меди, вкрапленной в
сернистый цинк, полностью погаснет при температуре выше 350° С.
Температурная устойчивость к тушению у различных веществ различна. В
одних веществах люминесценция гаснет даже при -100° С, а в других она
гаснет при температуре только свыше 400° С.
Температурное тушение является, как мы это отметили, результатом
внутримолекулярных процессов. Поэтому подобный вид тушения люминесценции
называется внутренним. Возможны также процессы, при которых
безызлучательный переход молекулы из возбужденного состояния в основное
осуществляется не в результате внутримолекулярного взаимодействия частей
самой молекулы, а в результате их взаимодействия с невозбужденными
молекулами без предварительного размена энергии возбуждения на
колебательные. Подобные процессы тушения названы внешними тушениями *. К
внешним тушениям относятся так называемые тушения при соударениях,
концентрационное тушение и т. д.
Тушение при соударениях (тушения первого и второго родов **). Внешние
тушения характерны тем, что при этих процессах происходит передача
энергии одной возбужденной молекулы другой. Если в результате ударов
второго рода энергия возбуждения молекулы передается другим, не способным
люминесцировать молекулам, то понятно, что такой процесс приведет к
соответствующему тушению люминесценции, которое и называется тушением
второго рода. Тушение второго рода тем эффективнее, чем ближе друг к
другу лежат возбужденные уровни соударяющихся молекул. При равенстве
энергий возбуждения соударяющихся молекул возможно их
* Понятия внутреннего и внешнего тушений быти введены В Л. Левшиным.
** Подобная классификация явлении тушения была предложена С. И.
Вавиловым.
372
резонансное взаимодействие даже на больших расстояниях (100- 200 А), т. е
в отсутствие непосредственного соударения. Подобное взаимодействие
является особенно характерным для жидких и твердых тел с гораздо меньшей
по сравнению с газом подвижностью частиц.
Согласно Вавилову, тушением первого рода называются такие процессы, в
которых уменьшение выхода фотолюминесценции вызывается химическими или
физико-химическими воздействиями на невозбужденные молекулы.
Концентрационное тушение. Пусть имеем жидкий раствор, например водный
раствор красителя родамина, способный люмине-сцировать при возбуждении
светом. Как показывают опыты, увеличение концентрации раствора в
начальный период приводит к увеличению свечения. Это понятно, так как
увеличивается концентрация поглощающих свет, а следовательно, и
люминесцир^тощих молекул. Однако начиная с некоторого значения
концентрации дальнейшее ее увеличение вызывает резкое уменьшение яркости
свечения. Подобное уменьшение яркости люминесценции называется
концентрационным тушением.
Причиной концентрационного тушения люминесценции, как показывают
проведенные многочисленные исследования, является образование в
концентрированных растворах ассоциатов, состоящих из двух или более
молекул люминесцентного вещества. Эти сложные соединения (ассоциаты),
поглощая световую энергию, не лю-минесцируют: происходит так называемое
тушение (внутреннее) вследствие неактивного поглощения энергии.
Увеличение концентрации раствора приводит к соответствующему увеличению
числа не активных к люминесценции комплексов и потому к концентрационному
тушению люминесценции. Действие неактивных комплексов усиливается еще и
тем, что из-за перекрывания их спектра поглощения спектром люминесценции
неассоциированных молекул происходит также неактивное поглощение свечения
люминесци-рующих молекул. Такое перекрывание спектров поглощения и
испускания, а также увеличение концентрации раствора создают
благоприятное условие для миграции (переноса) энергии возбужденных
молекул к неактивным комплексам путем резонансного взаимодействия между
ними.
Концентрационное тушение имеет место также и в твердых растворах.
§ 8. О НЕКОТОРЫХ ПРИМЕНЕНИЯХ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ
Явление люминесценции нашло широкое применение в науке, технике и в быту.
Люминесцентные вещества являются активной средой оптических квантовых
генераторов, применяются на светящихся экранах, в люминесцентных лампах и
т. д. Кратко остановимся в этом параграфе только на двух применениях.
Электронно-оптические преобразователи. Так называемые электронно-
оптические преобразователи позволяют получить изобра-
373
жение предмета в инфракрасном свете. Принцип действия однокаскадного
преобразователя заключается в следующем. Инфракрасные лучи, исходящие от
предмета, направляются на поверхность светочувствительного слоя
(фотокатода). Электроны, вырванные с поверхности слоя под действием этих
