УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра физико-математических дисциплин

Реферат

на тему:

«Флуоресценция и её применение»

Исполнитель:

студент(ка) группы ЭАс-21ФЭПа

ФИО (полностью)

Проверила:

преподаватель

Цебрук Людмила Алексеевна

Барановичи 2012

Содержание

Введение 3

1. Люминесценция 4

2. Фотолюминесценция 6

3. Флуоресценция 8

4. Квантовый выход флуоресценции 10

5. Применение флуоресценции 11

Заключение 17

Список литературы 18

Приложение 19

Введение

В начале XX века сложились все условия для мощного прорыва, скачка, революции в естествознании, а особенно в физике. Однако в той или иной степени это отразилось и на других естественных науках, например на химии. Но все же в физике был совершен самый большой скачок. Было открыто, святая святых, строение атома, что долгие столетия было загадкой и делемой для физиков всего цивилизованного мира.

Если вы внимательны, то всегда обращали внимание на то, что синеватым светом переливаются кристаллы нафталина на солнечном свету, зеленоватым светом - растворы шампуней и экстракты для ванн, ярко светятся на солнечном свету цветные афиши, детали одежды, фломастеры (маркеры) и задавали при этом себе вопрос «Почему так происходит?»

В данной работе я постараюсь раскрыть этот секрет.

Цель работы: раскрыть сущность понятия «флуоресценция», показать как положительные стороны, так и отрицательные стороны применения флуоресценции в быту и обществе.

Задачи: представить флуоресценцию как физический процесс, разновидность люминесценции; исследовать флуоресценты как отдельное направление технологии «Светимость в темноте»; определить различия между флуоресцентным пигментом и светящимся порошком; показать влияние флуоресцентных красок на создание эстетического восприятия и формирование у человека чувства прекрасного, помогают ему воспринимать мир образно и ярче.

1. Люминесценция

Люминесценция (от лат. lumen, род. падеж luminis — свет и -escent — суффикс, означающий слабое действие) — нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке.

Первоначально явление люминесценции использовалось при изготовлении светящихся красок и световых составов на основе так называемых фосфоров, для нанесения на шкалы приборов, предназначенных для использования в темноте. Особого внимания в СССР люминесценция не привлекала вплоть до 1948 года, когда советский учёный С. И. Вавилов на сессии Верховного совета предложил начать изготовление экономичных люминесцентных ламп и использовать люминесценцию в анализе химических веществ. В быту явление люминесценции используется чаще всего в люминесцентных лампах «дневного света» и электронно-лучевых трубках кинескопов. На использовании явления люминесценции основано явление усиления света, экспериментально подтверждённое работами В. А. Фабриканта и лежащее в основе научно-технического направления квантовой электроники, конкретно находящее своё применение в усилителях света и генераторах стимулированного излучения (лазерах).

Типы люминесценции:

• фотолюминесценция — свечение под действием света (видимого и УФ-диапазона). Она, в свою очередь, делится на:

• флуоресценцию (время жизни 10⁻⁹−10⁻⁶ с);

• фосфоресценцию (10⁻³−10^-1 с);

• хемилюминесценция — свечение, использующее энергию химических реакций;

• катодолюминесценция — вызвана облучением быстрыми электронами (катодными лучами);

• сонолюминесценция — люминесценция, вызванная звуком высокой частоты;

• рентгенолюминесценция — свечение под действием рентгеновских лучей.

• радиолюминесценция — при возбуждении вещества γ-излучением;

• триболюминесценция — люминесценция, возникающая при растирании, раздавливании или раскалывании люминофоров. Триболюминесценция вызывается электрическим разрядами, происходящими между образовавшимися наэлектризованными частями — свет разряда вызывает фотолюминесценцию люминофора.

• электролюминесценция- возникает при пропускании электрического тока через определенные типы люминофоров.

• кандолюминесценция — калильное свечение.

В настоящее время наиболее изучена фотолюминесценция.

У твердых тел различают три вида люминесценции:

• мономолекулярная люминесценция — акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы;

• метастабильная люминесценция — акты возбуждения и испускания света происходят в пределах одного атома или молекулы, но с участием метастабильного состояния;

• рекомбинационная люминесценция — акты возбуждения и испускания света происходят в разных местах.

2. Фотолюминесценция

Фотолюминесценция — люминесценция, возбуждаемая светом.

Простейший случай фотолюминесценции — резонансное излучение. В этом случае, излучение на выходе среды происходит на той же частоте, что и частота падающего света.

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.

Фосфоресценция — это особый тип фотолюминесценции. В отличие от флуоресцентного, фосфоресцентное вещество излучает поглощённую энергию не сразу. Большее время реэмиссии связано с «запрещёнными» энергетическими переходами в квантовой механике. Поскольку такие переходы наблюдаются реже в обычных материалах, реэмиссия поглощенного излучения проходит с более низкой интенсивностью, и в течение длительного времени (до нескольких часов).

Изучение фосфоресцентных веществ началось примерно со времени открытия радиоактивности (1896 год).