Задача № 11

При повороте дифракционной решетки монохроматора на угол длина волны излучения изменилась на 15 нм. Рассчитать угловую дисперсию данного монохроматора.

Решение: Угловой дисперсией монохроматора называется величина угла поворота активного элемента (в данном случае – дифракционной решетки), при котором длина волны излучения на середине выходной щели прибора меняется на 1 нм. Отсюда в данном случае угловая дисперсия составит 10^о/15 нм = 0,67 градус/нм

Ответ: 0,67 градус/нм Задача № 12

Общая интенсивность, создаваемая ртутно-кварцевой лампой низкого давления в ультрафиолетовой части спектра составила . Известно, что 80 % излучения данного источника в УФ–области приходится на длину волны 253, 7 нм. Рассчитать, сколько квантов (в штуках) с данной длиной волны попадет на облучаемого объекта за 10 минут облучения.

Решение: Общая энергетическая экспозиционная доза излучения, которая попадет на поверхность объекта за 10 минут облучения, составит 20600=12000 Дж = 1,210⁴ Дж. На долю квантов с длиной волны 253,7 нм из них придется 1,210⁴0,8= 0,9610⁴=9,610³ Дж. Для перевода этой дозы в число квантов нужно знать энергию одного кванта излучения с длиной волны 253,7 нм (Е_кв). Она составит hc/=[(6,6310^-34)(310⁸)]/(2,5410^-7)=7,810^-19 Дж/квант. Для расчета дозы в квантах нужно разделить энергетическую дозу на Е_кв. Получим (9,610³)/(7,810^-19)=1,2310²² квант.

Ответ: 1,2310²² квант.

Задача № 13

Рассчитать удельную спектральную яркость при 365 нм у ртутно-кварцевой лампы, если известно, что общая создаваемая этой лампой интенсивность составляет , а интенсивность в линии 365 нм – .

Решение: Удельной спектральной яркостью называется доля излучения, приходящаяся на заданный спектральный интервал. В данном случае для линии с длиной волны 365 нм составит 25/200=0,125=12,5%

Ответ: 12,5%

Задача № 14

Интенсивность фотолюминесценции вещества в образце за 10^-5 секунды с момента выключения источника возбуждающего света уменьшилась в 10 раз. Рассчитать реальное время жизни возбужденных состояний молекул этого вещества. Какой тип фотолюминесценции наблюдается?

Решение: По определению, время жизни возбужденного состояния – это время, за которое количество возбужденных молекул в объекте после прекращения генерации новых возбуждений падает в е (е – основание натуральных логарифмов, численно 2,7) раз. К сожалению, кинетика затухания фотолюминесценции нелинейна и описывается формулой:

где - интенсивность фотолюминесценции в момент времени t, - интенсивность фотолюминесценции в момент времени 0 (в момент выключения источника возбуждающего света),  - реальное время жизни возбужденных состояний молекул люминесцирующего вещества в образце. В нашем случае задано, что J_фл(t)/J_фл(0) = 0,1. Отсюда и из условия, что t=10^-5 с, следует, что можно определить  следующим образом:

Итак, реальное время жизни возбужденных состояний в исследуемом образце составляет 4,310^-6 с. Следовательно, испусканием квантов фотолюминесценции сопровождаются электронные переходы из состояния триплетного возбуждения (времена жизни триплетных возбужденных состояний могут быть до целых секунд, а для синглетных возбужденных состояний – не более 10^-8 с). Таким образом, наблюдаемая фотолюминесценция является фосфоресценцией.

Ответ: Реальное время жизни возбужденных состояний в исследуемом образце - 4,310^-6 с, откуда вытекает, что наблюдаемая фотолюминесценция является фосфоресценцией.