17.2 Спектры. Спектральный анализ

Переход с более удаленной орбиты на более близкую связан с испусканием одного фотона – такова причина возникновения линейчатого спектра испускания, а переход электрона на более дальнюю орбиту при поглощении фотона соответствует возникновению линейчатого спектра поглощения. Атомные спектры обладают ярко выраженной индивидуальностью, причем их вид определяется не только атомом данного элемента, но и его строением, внешними факторами: температурой, давлением, электрическими и магнитными полями и др.

Получение и анализ спектров играют огромную роль в теоретической и прикладной физике и технике. Изучение спектров испускания и поглощения веществ позволяет установить энергетические уровни и тончайшие детали строения атомов. Знание же спектров атомов и молекул различных химических соединений позволяет проводить спектральный анализ, т.е. устанавливать состав исследуемых тел. В зависимости от вида перехода серии имеют свои наименования:

n	n2	Серия		Область спектра
1	2,3,4…	Лаймана	Ультрафиолетовая
2	3,4,5…	Бальмера		Видимая
3	4,5,6…	Пашена		Инфракрасная
4	5,6,7…	Брэккета		Инфракрасная
5	6,7,8…	Пфунда		Инфракрасная

Названия серий соответствуют именам ученых, экспериментально нашедших эти серии спектральных линий.

17.3 Люминесценция твердых тел. Фотолюминесценция. Правило Стокса

Люминесценцией называется излучение, избыточное при данной температуре над тепловым излучением тела и имеющее длительность, бóльшую периода световых колебаний.

Вещества, способные под действием различного рода возбуждений светиться, называются люминофорами. В зависимости от способов возбуждения различают: фотолюминесценцию (под действием света), рентгенолюминесценциюпод действием рентгеновского излучения), катодолюминесценцию (под действием электронов), радиолюминесценцию (при возбуждении ядерным излучением, например γ-излучением, нейтронами, протонами), хемилюминесценцию (при химических превращениях), триболюминесценцию (при растирании или раскалывании некоторых кристаллов).

По длительности свечения условно различают: флуоресценцию (t≤10-⁸с) и фосфоресценцию- свечение, продолжающееся заметный промежуток времени после прекращения возбуждения. Уже в первых количественных исследованиях люминесценции было сформулировано правило Стокса: длина волны люминесцентного излучения всегда больше длины волны света, возбудившего его. Некоторые тела при освещении не только отражают часть падающего на них света, но и начинают светиться. Такое свечение, или люминесценция, отличается важной особенностью: свет люминесценции имеет иной спектральный состав, чем свет, вызвавший свечение.

Примером легко наблюдаемой люминесценции может служить синевато-молочное свечение керосина, рассматриваемого на дневном свету. Очень большое число растворов красок и других веществ обнаруживают люминесценцию, особенно под действием источ­ников, испускающих ультрафиолетовый свет (например, электрической дуги или ртутной лампы). Свечение такого рода называют фотолюминесценцией, желая подчеркнуть, что оно возникает под действием света. Изменение цвета свечения по сравнению с цветом возбуждающего света нередко заметно на глаз. Еще лучше наблюдается указанная особенность, если сравнить спектр света люминесценции со спектром возбуждающего света. Все эти наблюдения показывают, что: свет люминесценции характеризуется большей длиной волны, чем свет возбуждающий.