46. Излучение Солнца. Спектр излучения.

Особыми приборами, актинометрами можно измерить количество солнечной энергии, получаемой на земной поверхности на единицу площади в единицу времени. Прежде чем лучи Солнца достигнут поверхности Земли они проходят всю толщу атмосферы →часть энергии будет поглощена атмосферой. Солнечная постоянная- поток солнечной радиации, приходящейся на 1м²S границы земной атмосферы, составляет 1350 Вт/м² А = 1,94 кал/см2 • мин.

СОЛНЕЧНЫЙ СПЕКТР - распределение энергии электромагнитного излучения Солнца в диапазоне длин волн от нескольких долей нм (гамма-излучение) до метровых радиоволн; имеет энергетический максимум в области 430-500 нм.

47. Оптические атомные спектры.

Оптические атомные спектры - спектры, возникающие при квантовых переходах между энергетическими уровнями свободных или слабовзаимодействующих атомов. Электроны в атомах могут находиться в стационарных энергетических состояниях. В этих состояниях атомы не излучают и не поглощают энергии. Число электронов в атоме ограничено при отсутствии внешних воздействий они заполняют только часть возможных электронных энергетических уровней с наименьшей энергией. Таким образом, оказываются заполненными нижние электронные уровни, тогда как верхние остаются свободными. Состояние атома с возможной минимальной энергией называют основным.

В ультрафиолетовой области находятся линии серии Лаймана, которая образуется при переходе с верхних энергетических уровней на самый нижний, основной (n_k= 1)

В видимой и близкой ультрафиолетовой областях спектра расположена серия Бальмера, которая возникает вследствие переходов с верхних энергетических уровней на второй (n_k= 2) К инфракрасной области относится серия Пашена, которая возникает при переходах с верхних энергетических уровней на третий (n_k= 3)

Молекулярные спектры – спектры, возникающие при квантовых переходах молекул с одного энергетического уровня на другой и состоят из совокупности более или менее широких полос, которые представляют собой тесно расположенные линии. Сложность молекулярных спектров по сравнению с атомными обусловлена большим разнообразием движений и энергетических переходов в молекуле.

48.Люминесценция - избыточное над тепловым излучение тела при данной температуре, имеющее длительность, значительно превышающую период (10^-15с) излучаемых световых волн, т.е. свечение в-ва, возникающее после поглощения им энергии возбуждения. В отличие от др. видов свечения (напр., рассеяния света, тормозного излучения) люминесценция характеризуется временем свечения, значительно превышающим период колебаний световой волны и составляющим от 10-12с до неск. суток.

Виды люминесценции: ионолюминесценция -вызванная заряженными частицами- ионами

катодолюминесценция - электронами

радиолюминесценция - ядерным излучением

рентгенолюминесценция- под воздействием рентгеновского и гамма-излучения

фотолюминесценция - под воздействием фотонов

хемилюминесценция - сопровождающаяся экзотермической химической реакцией

Спектры люминесценции.

Спектром люминесценции называют зависимость интенсивности люминесцентного излучения от длины волны испускаемого света. Наиболее простые — атомные спектры, в которых указанная выше зависимость определяется только электронным строением атома. Спектры молекул гораздо более сложные.

Закон Стокса.

Спектр люминесценции сдвинут в сторону длительных волн относительно спектра, вызвавшего эту фотолюминесценцию.

Хемилюминесценция - люминесценция сопровождающая химические реакции. По хемилюминесценции можно определить состав вещества.

Люминесцентная микроскопия - метод наблюдения под микроскопом люминесцентного свечения микрообъектов при освещении их сине-фиолетовым светом или ультрафиолетовыми лучами.

49. Спектрофотомерия - физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии, зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей,), для качественного и количественного определения веществ. Приборы спектрофотометрии — спектрофотометры.

Спектрофлуориметрия – метод измерения спектров возбуждения флуоресценции и спектров флуоресценции веществ и определения концентрации различных веществ по градуированным зависимостям в соответствии с аттестованными методиками выполнения измерений в лабораториях различного профиля, на промышленных предприятиях и в научных учреждениях, использующих методы флуоресцентной спектроскопии. Прибор – спектрофлуориметр.

50. Лазер оптический квантовый генератор — устройство, преобразующее энергию накачки(световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) вэнергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Это распределение частиц по потенциальным энергиям в силовых полях.-это Распределение Больцмана: число частиц ni с полной энергией Ei    равно:

ni =A•ωi •e­Ei /Kt

где ωi  - статистический вес (число возможных состояний частицы с энергией ei). Постоянная А находится из условия: ∑ni=N

Накачка создает инверсную заселенность в активных средах, причем для каждой среды выбирается наиболее удобный и эффективный способ накачки. В твердотельных и жидкостных лазерах используют импульсные лампы или лазеры, газовые среда возбуждают электрическим разрядом, полупроводники – эл.током.

Вынужденное излучение, индуцированное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энерг. ур) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона когерентные. Рабочее тело является основным определяющим фактором рабочей длины волны и остальных свойств лазера. Рабочее тело подвергается «накачке», чтобы получить эффект инверсии электронных населённостей, что вызывает вынужденное излучение фотонов и эффект оптического усиления.

Накачка химических лазеров происходит посредством протекания в их активной среде химических реакций. Накачка полупроводниковых лазеров происходит под действием сильного прямого тока через p-n переход, а также пучком электронов.

Все лазеры состоят из трёх основных частей:

активной (рабочей) среды; системы накачки (источник энергии);

оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Лазер отличается от обычных источников света двумя свойствами излучения.1.оно когерентно, т.е. пики и провалы всех его волн появляются согласованно, и эта согласованность остается неизменной в течение достаточно длительного времени. Все обычные источники света эмитируют некогерентное излучение.При когерентном излучении волны испускаются не хаотично и могут усиливать друг друга. Лучи лазерного пучка почти параллельны между собой, поэтому он расходится незначительно даже на больших расстояниях от излучателя. 2.монохроматичность, т.е. одноцветность; это значит, что от конкретного лазера исходят волны одной и той же длины. Лишь немногие традиционные источники (лампы низкого давления) светят почти монохроматично, но их излучение некогерентно и малоинтенсивно.