Luminescence: matang, mga pamaagi, ug mga aplikasyon. Thermally nga maawhag luminescence - unsa man kini?

Luminescence - mao ang emission sa kahayag sa pipila ka mga materyales sa usa ka medyo bugnaw nga kahimtang. Kini lahi gikan sa radiation sa incandescent nga mga lawas, sama sa nagdilaab nga kahoy o coal, usa ka tinunaw nga puthaw ug sa usa ka wire naandan nga kainit sa usa ka electric kasamtangan. luminescence emission ang miingon:

• sa neon ug fluorescent mga lamparahan, telebisyon, radar screens ug fluoroscopes;
• sa organic nga mga butang sama sa luminol o luciferin sa aninipot;
• sa pipila ka mga sangkap sa kolor nga gigamit sa gawas advertising;
• uban sa kilat ug aurora.

Sa tanan niini nga mga butang katingalahan nga kahayag emission dili tungod sa pagpainit sa materyal nga sa ibabaw sa lawak temperatura, mao nga kini mao ang gitawag nga bugnaw nga kahayag. Ang praktikal nga bili sa mga materyales luminescent mao ang ilang abilidad sa pagbag-o sa mga dili-makita nga dagway sa enerhiya ngadto sa makita nga kahayag.

Tinubdan ug proseso

luminescence panghitabo mahitabo nga ingon sa usa ka resulta sa enerhiya pagsuyup materyal nga, alang sa panig-ingnan, gikan sa usa ka tinubdan sa ultraviolet o X-ray, electron sagbayan, kemikal nga mga reaksiyon, ug sa ingon sa. d. Kini moresulta sa mga atomo kabtangan ngadto sa usa ka naghinam-hinam nga kahimtang. Tungod kay kini mao ang mabalhinon, ang materyal nga mobalik sa iyang orihinal nga estado, ug ang masuhop enerhiya ang gibuhian nga ingon sa kahayag ug / o sa kainit. Ang proseso naglakip lamang sa gawas nga mga electron. luminescence efficiency agad sa matang sa pagkakabig sa eksaytasyon energy ngadto sa kahayag. Ang gidaghanon sa mga materyales nga adunay igo nga performance alang sa praktikal nga paggamit, mao ang medyo gamay nga.

Luminescence ug incandescence

luminescence eksaytasyon dili nga may kalabutan sa sa eksaytasyon sa mga atomo. Sa diha nga init nga mga materyales magsugod sa gilak nga ingon sa usa ka resulta sa bulbs, ang ilang mga atomo anaa sa usa ka naghinam-hinam nga kahimtang. Bisan tuod mokurog sila sa lawak temperatura, kini mao ang igo nga ang radiation nahitabo sa layo nga infrared ispektiral rehiyon. Uban sa pagdugang sa temperatura mobalhin sa frequency sa electromagnetic radiation sa makita rehiyon. Sa laing bahin, sa taas kaayo nga temperatura nga namugna, alang sa panig-ingnan, sa shock tubo, atomic magbanggaay mahimong lig-on kaayo nga ang mga electron nga mibulag gikan kanila ug recombine, emitting sa kahayag. Sa kini nga kaso, luminescence ug incandescent mahimong mailhan.

Fluorescent mga sangkap sa kolor ug sa tina,

Conventional kolor ug mga tina adunay kolor sama sa pagpamalandong sa ilang bahin sa kolor nga mao ang complementary masuhop. Usa ka gamay nga bahin sa enerhiya nga nakabig ngadto sa kainit, apan ang usa ka mahinungdanon nga emission mahitabo. Kon, bisan pa niana, ang mga fluorescent tina mosuhop kahayag sa laing sa usa ka partikular nga dapit, kini emit photon, lain-laing mga gikan sa pagpamalandong. Kini mahitabo nga ingon sa usa ka resulta sa mga proseso sa sulod sa tina o tina molekula, nga ultraviolet nga kahayag mahimong makabig ngadto sa makita, alang sa panig-ingnan, sa azul nga kahayag. Ang maong luminescence mga pamaagi nga gigamit sa gawas advertising ug sa paghugas mga pulvos nga mahumot. Sa ulahing mga kaso, ang mga "clarifier" nagpabilin sa tissue dili lamang sa pagpamalandong sa mga puti, apan usab sa kinabig ultraviolet radiation ngadto sa azul, yellow sa compensating ug pagpaayo kaputi.

sayo nga mga pagtuon

Bisan tuod sa kilat aurora ug dull siga sa aninipot ug fungi kanunay na nga nailhan sa katawhan, ang unang luminescence mga pagtuon nagsugod sa artipisyal nga materyal nga, sa diha nga Vincenzo Kaskariolo alchemist ug sapatos sa Bologna (Italy), sa 1603 g. Naandan nga kainit sinagol nga barium sulfate (barite sa porma, bug-at nga dakong hagit) uban sa coal. Ang powder nga nakuha human sa makapabugnaw, sa gabii sa azul luminescence mibuga, ug Kaskariolo nakamatikod nga kini nga gipahiuli pinaagi sa nagpaulipon sa sa powder ngadto sa kahayag sa adlaw. bahandi ang ginganlan "lapis Solaris" o Sunstone, tungod kay ang mga alchemist naglaom nga kini mao ang makahimo sa pagpabalik sa base metal ngadto sa bulawan, sa simbolo sa nga mao ang adlaw. Dan-ag ang hinungdan sa sa interes sa daghang siyentipiko sa panahon, sa paghatag sa mga materyales ug uban pang mga ngalan, lakip na ang "phosphorus", nga nagpasabot "carrier sa kahayag".

Karon ang ngalan "phosphorus" gigamit lamang alang sa kemikal nga elemento, samtang ang microcrystalline luminescent materyal nga gitawag sa usa ka phosphor. "Phosphorus" Kaskariolo, dayag, mao ang barium sulfide. Ang unang komersyal anaa phosphor (1870) nahimong usa ka "nagpintal Balmain" - solusyon sa calcium sulfide. Sa 1866, kini gihulagway diha sa unang lig-on nga zinc sulfide phosphor sa - sa usa sa mga labing importante sa modernong teknolohiya.

Usa sa unang mga siyentipikanhong mga pagtuon sa luminescence, nga gipadayag sa rotting kahoy o unod ug aninipot, gihimo sa 1672 sa Iningles siyentista Robert Boyle, nga, bisan tuod wala siya mahibalo mahitungod sa biochemical sinugdanan sa kahayag niini, apan gibutang sa pipila sa mga nag-unang mga kabtangan sa clusterwink sistema sa:

• Siga bugnaw;
• kini mahimong mapugngan pinaagi sa kemikal nga mga ahente sama sa alkohol, hydrochloric acid ug sa ammonia;
• radiation nagkinahanglan access sa hangin.

Sa mga tuig 1885-1887, kini naobserbahan nga krudo pinuga gikan sa aninipot West Indian (pyrophorus) ug clam Foladi sa diha nga sinaktan abot sa kahayag.

Ang unang epektibo chemiluminescent mga materyales mga nonbiological artipisyal nga compounds sama sa luminol, nadiskobrehan sa 1928 ka tuig.

Chemi- ug bioluminescence

Kadaghanan sa mga enerhiya nga gipagawas sa mga kemikal nga mga reaksiyon, ilabi oxidation mga reaksiyon, ang porma sa kainit. Sa pipila ka mga reaksyon, apan usa ka bahin nga gigamit sa excite electron sa mas taas nga lebel, ug sa fluorescent molekula sa atubangan sa chemiluminescence (CL). Mga pagtuon nagpakita nga CL mao ang usa ka universal nga panghitabo, apan ang luminescence intensity mao gamay nga kini nagkinahanglan sa paggamit sa sensitibo nga detector. Adunay, Apan, ang pipila sa mga compounds nga ipakita tin-aw CL. Ang labing maayo nga nailhan sa kini nga mga mao ang luminol, nga sa ibabaw sa oxidation uban sa hydrogen peroxide makahatag og usa ka lig-on nga azul o blue-green nga kahayag. Ang ubang mga kalig-on sa CL-mga butang - ug lucigenin lofin. Bisan pa sa ilang kahayag CL, dili tanan kanila mga epektibo sa paghimo sa kemikal nga enerhiya sa kahayag, ie. K. Wala pa sa 1% sa mga molekula emit kahayag. Sa mga 1960 kini nakita nga ang mga ester sa oxalic acid, oxidized sa anhydrous solvents sa atubangan sa kaayo fluorescent humot compounds emit kahayag uban sa usa ka efficiency sa 23%.

Bioluminescence mao ang usa ka espesyal nga matang sa chemiluminescence catalyzed sa enzymes. Ang luminescence output sa niini nga mga mga reaksiyon pagkab-ot sa 100%, nga nagpasabot nga ang matag molekula sa luciferin reactant hugawg emitting estado. Sa tanan nga nailhan karon clusterwink reaksyon catalyzed oxidation reaksiyon sa nahitabo sa atubangan sa hangin.

thermally nga maawhag luminescence

Thermoluminescence nagpasabot nga walay kainit radiation apan sa pagpalig-on sa kahayag emission mga materyales, ang mga electron nga makuratan sa kainit. Thermally nakapukaw luminescence obserbahan sa pipila ka mga minerales ug ilabi na sa kristal phosphors human sila makuratan sa kahayag.

photoluminescence

Photoluminescence nga mahitabo sa ilalum sa mga aksyon sa electromagnetic radiation nga hitabo sa materyal nga, mahimo nga sa laing mga makita nga kahayag pinaagi sa ultraviolet sa x-ray ug gamma radiation. Sa luminescence, aghat sa mga photon, wavelength sa mibuga kahayag mao ang kinatibuk-sama sa o mas labaw pa kay sa wavelength sa kulbahinam (m. E. Pantay o dili kaayo nga gahum). Kini nga kalainan sa wavelength tungod sa kausaban sa umaabot nga energy ngadto sa vibrations sa mga atomo o mga ion. Usahay, uban sa intensive laser pinutol nga kahoy, mibuga kahayag makabaton sa usa ka mubo nga wavelength.

Ang kamatuoran nga ang pl mahimong makuratan sa ultraviolet radiation, nakaplagan sa mga German nga pisiko Johann Ritter sa 1801, namatikdan niya nga ang mga phosphors moamag hayag sa dili-makita nga rehiyon sa purpura bahin sa kolor, ug sa ingon miabli sa UV radiation. Ang pagkakabig sa UV sa makita nga kahayag mao ang sa dako nga praktikal nga importansya.

Gamma ug x-ray excite phosphors, ug uban pang mga kristal nga mga materyal ngadto sa luminescence estado pinaagi sa ionization proseso gisundan sa recombination sa mga electron ug mga ion, diin luminescence mahitabo. Ang paggamit niini anaa sa fluoroscopy nga gigamit sa radiology, ug mga scintillation counter. Ang katapusan nga rekord ug sa pagsukod sa gamma radiation mimando sa ibabaw sa usa ka disc adunay sapaw uban sa usa ka phosphor, nga anaa sa Optical kontak uban sa mga nawong sa photomultiplier.

triboluminescence

Sa diha nga ang mga kristal sa pipila nga mga butang, sama sa asukar, sa nahugno, makita aligato. Ang mao obserbahan sa daghang organic ug dili organiko nga mga butang. Ang tanan niini nga mga matang sa luminescence nga namugna sa positibo ug negatibo nga electric kaso. Bag-o nga gipatungha sa mekanikal nga panagbulag ibabaw sa proseso crystallization. Kahayag emission unya mahitabo pinaagi sa pagtuman - direkta sa taliwala sa mga moieties sa mga molekula, bisan pinaagi sa eksaytasyon sa luminescence sa atmospera duol sa mibulag nawong.

electroluminescence

Ingon sa thermoluminescence, electroluminescence (EL), ang termino naglakip sa nagkalain-laing matang sa luminescence komon nga bahin sa nga nga ang kahayag nga ginabuga sa diha nga ang usa ka electric pagtuman sa mga gas, likido ug lig-on nga mga materyales. Sa 1752, si Benjamin Franklin-on sa luminescence sa kilat-aghat electrical pagtuman pinaagi sa atmospera. Sa 1860, ang pagtuman suga unang gipakita sa Royal Society sa London. Siya og usa ka mahayag nga puti nga kahayag uban sa usa ka hataas nga boltahe pagtuman pinaagi sa carbon dioxide sa low pressure. Modernong fluorescent mga lamparahan gibase sa usa ka kombinasyon sa electroluminescence ug photoluminescence mercury atomo makuratan sa electric pagtuman suga, ang ultraviolet radiation nga ginabuga pinaagi kanila ang nakabig ngadto sa makita nga kahayag pinaagi sa phosphor.

EL naobserbahan sa mga electrodes sa panahon sa electrolysis tungod sa recombination sa mga ion (ug sa ingon sa usa ka matang sa chemiluminescence). Ubos sa impluwensya sa electric kapatagan sa manipis nga lut-od sa luminescent zinc sulfide emission sa kahayag mahitabo, nga gitawag usab nga ingon sa electroluminescence.

Usa ka dako nga gidaghanon sa mga mga materyales mobugag luminescence ubos sa impluwensya sa paspas electron - diamante, rubi, kristal nga phosphorus ug pipila ka komplikado platinum asin. Ang unang praktikal nga paggamit sa cathodoluminescence - Oscilloscope (1897). Susamang mga screens sa paggamit sa mas maayong kristal phosphors nga gigamit sa telebisyon, radars, oscilloscopes ug electron mikroskopyo.

sa radyo

Radioactive mga elemento mahimo magbuga Alpha partikulo (helium uyok), mga electron ug gamma kasilaw (sa usa ka taas nga-enerhiya electromagnetic radiation). Radiation luminescence - sa usa ka siga nga bation tungod sa radioactive nga bahandi. Sa diha nga Alpha tipik bombardiyohan kristal nga phosphor, makita sa ilalum sa mikroskopyo gamay awop. Kini nga baruganan sa paggamit sa Iningles pisiko Ernest Rutherford, sa pagpamatuod nga ang atomo adunay usa ka sentro nga kinauyokan. -Sa-kaugalingon sihag pintal nga gigamit alang sa pagmarka sa mga relo ug uban pang mga himan gibase sa RL. Sila naglangkob sa mga phosphor ug sa radioactive nga bahandi, alang sa panig-ingnan tritium o Radium. Impresibo natural nga luminescence - mao ang aurora borealis: radioactive proseso sa adlaw emit ngadto sa kawanangan dakong masa sa mga electron ug mga ion. Sa diha nga moduol sila sa Yuta, ang geomagnetic kapatagan nagdumala kanila ngadto sa mga yayongan. Gas-pagtuman proseso sa ibabaw nga sapaw, mga haklap sa atmospera ug paghimo sa usa ka bantog nga aurora.

Luminescence: pisika sa proseso

Emission sa makita nga kahayag (ie. E. Uban sa wavelength tali sa 690 nm ug 400 nm) eksaytasyon nagkinahanglan enerhiya, nga determinado sa labing menos Einstein balaod. Energy (E) mao nga sama sa sa Planck kanunay (h), gipadaghan sa frequency sa kahayag (ν) o speed niini sa usa ka lunang, haw (c), gibahin sa wavelength (λ): E = hν = History of the Church / λ.

Busa, ang enerhiya nga gikinahanglan alang sa eksaytasyon molakip gikan sa 40 kilocalories (alang sa pula nga) ngadto sa 60 kcal (alang sa yellow), ug 80 kaloriya (sa purpura) kada mol sa bahandi. Laing paagi sa pagpahayag sa enerhiya - sa electron volts (1 eV = 1.6 × 10 ^-12 erg) - gikan sa 1.8 ngadto sa 3.1 eV.

Ang eksaytasyon enerhiya gibalhin ngadto sa mga electron nga responsable alang sa luminescence nga moambak gikan sa iyang yuta nga lebel ngadto sa usa ka mas taas nga usa ka. Kini nga mga kahimtang sa mga gitinguha sa mga balaod sa mechanics quantum. Nagkalain-lain nga mga mekanismo sa eksaytasyon nag-agad sa kon kini mahitabo sa single atomo ug mga molekula, o diha sa mga kalihokan sa mga molekula sa kristal. Sila nga gipasiugdahan sa aksyon sa paspas partikulo, sama sa mga electron, positibo nga mga ion o photon.

Kasagaran, ang eksaytasyon enerhiya mao ang kamahinungdanon mas taas pa kay sa gikinahanglan sa pagmatuto sa usa ka electron sa radiation. Pananglitan, phosphor luminescence screens kristal telebisyon, Cathode mga electron nga gihimo uban sa nagpasabot kusog sa 25,000 volts. Bisan pa niana, ang kolor sa mga fluorescent nga kahayag mao ang dul-an sa independente sa tipik sa enerhiya. Kini mao ang naimpluwensiyahan sa ang-ang sa mga naghinam-hinam nga kahimtang sa mga sentro sa kristal enerhiya.

fluorescent mga lamparahan

Ang mga partikulo, tungod nga luminescence mahitabo - kini gawas nga electron sa atomo o molekula. Sa fluorescent mga lamparahan, sama sa atomo mercury nga ginapalid ubos sa impluwensya sa enerhiya 6.7 eV o labaw pa, nga managbayaw sa usa sa duha ka gawas nga electron ngadto sa usa ka mas taas nga ang-ang. Human sa iyang pagbalik ngadto sa yuta sa estado sa kalainan sa enerhiya nga ginabuga ingon nga ultraviolet nga kahayag sa usa ka wavelength sa 185 nm. Ang transisyon tali sa mga base ug sa laing ang-ang og ultraviolet radiation sa 254 nm, nga sa baylo, mahimo excite sa ubang mga phosphor generating makita nga kahayag.

radiation Kini mao ang labi na grabe sa low pressure mercury (10 ^-5 atmospera) nga gigamit sa gas pagtuman lamparahan sa low pressure. Mao kini ang mga 60% sa electron enerhiya nga nakabig ngadto sa usa ka monochromatic UV kahayag.

Sa taas nga presyon sa, sa frequency nagdugang. Spectra dili na naglangkob sa usa ka ispektiral linya sa 254 nm, ug ang radiation enerhiya ang-apod-apod gikan sa ispektiral linya nga katumbas sa lain-laing mga electronic nga lebel: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 ug 578 nm. Taas nga presyon sa mercury lamparahan nga gigamit alang sa kahayag, tungod kay ang makita 405-546 nm asul nga-green nga kahayag, samtang naghimo sa bahin sa radiation sa pula nga kahayag sa paggamit sa usa ka phosphor ingon sa usa ka resulta turns puti.

Sa diha nga ang gas molekula mga naghinam-hinam, ang ilang luminescence spectra ipakita halapad nga mga pundok; dili lamang sa mga electron nga gibanhaw sa mga ang-ang mas taas nga enerhiya apan dungan excited vibrational ug rotational motion sa atomo sa tibuok. Kini tungod kay vibrational ug rotational kusog sa mga molekula mao ang 10 ^-2 ug 10 ^-4 sa kusog transition, nga makadugang sa nagpaila sa usa ka plural sa gamay lain-laing mga wavelength nga sangkap sa usa ka panon sa mga sundalo. Ang mas dako molekula adunay pipila nagsapaw-sapaw strips, usa alang sa matag matang sa transisyon. Radiation molekula sa solusyon sa mapuslanong paagi ribbonlike nga tungod sa interaction sa usa ka medyo dako nga gidaghanon sa mga excited molekula ug solvent molekula. Sa molekula, ingon sa mga atomo nga nalambigit sa luminescence gawas nga electron sa molekula orbitals.

Flourescense ug phosphorescence

Kini nga mga termino mahimong mailhan dili lamang base sa gidugayon sa luminescence, apan usab sa iyang pamaagi sa produksyon. Sa diha nga ang usa ka electron nga excited sa usa ka singlet kahimtang uban sa tenure niini 10 ^-8 s, nga dali rang kini mobalik ngadto sa yuta, ang mga bahandi mobugag sa iyang enerhiya sa flourescense. Atol sa transisyon, ang nanagkalinyas dili mausab. Basic ug naghinam-hinam nag-ingon nga sa usa ka susama nga pinilo-pilo nga.

Electron, bisan pa niana, mahimong gibanhaw ngadto sa usa ka mas taas nga enerhiya (gitawag nga "usa ka hinam triplet kahimtang") uban sa iyang likod pagtambal. Sa quantum mechanics, ang pagbalhin gikan sa triplet estado sa singlet gidili, ug busa, sa panahon sa ilang kinabuhi sa mas labaw pa. Busa, ang luminescence sa niini nga kaso mao ang labi pa hataas nga termino: didto mao ang phosphorescence.