Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Учебно-методическое пособие к специальному физическому практикуму по оптической спектроскопии
.pdf
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБ ОТ А № 6. ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ
ПРИМЕСНЫХ МОЛЕКУЛ В ТВЕРДЫХ МАТРИЦАХ
Принципиальная схема установки для измерения спектров флуоресценции и спектров
возбуждения флуоресценции. 1 – источник света; 2, 4, 7, 9 – собирающие линзы; 3 – входной
монохроматор; 5 – оптический He4 криостат или сосуд Дьюара; 6 – образец; 8 – выходной
монохроматор; 10 – детектор. ВЩ1, Щ1, Д1 / ВЩ2, Щ2, Д2 – входная щель, выходная щель
и дифракционная решетка входного / выходного монохроматоров, соответственно
Измерение спектров флуоресценции и фосфоресценции коронена
в н-гексане при температуре жидкого азота
Все виды люминесценции, возникающей при переходе из самого
нижнего возбужденного синглетного состояния в основное (S
→ S0
1
переходе), называют флуоресценцией, а все виды люминесценции
при переходе из триплетного состояния в основное (Т
→ S0 перехо-
1
де) – фосфоресценцией.
Излучательные переходы между состояниями разной мультиплетности, например между синглетами и триплетами, теоретически запрещены. В действительности вследствие спин-орбитального взаимодействия такие переходы имеют место, хотя они и гораздо менее
вероятны, чем синглет-синглетные или триплет-триплетные переходы.
41
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К СПЕЦИАЛЬНОМУ ФИЗИЧЕСКОМУ ПРАКТИКУМУ
ПО ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
Низкая вероятность перехода означает, что полоса поглощения слаба,
а излучательное время жизни обратного перехода велико. Для разных
переходов времена жизни имеют разный порядок. Так, хорошо разрешенный излучательный переход π* ‒ π-типа из самого нижнего возбужденного синглетного состояния (S1) имеет излучательное время
жизни порядка 10
–9
– 10–8 с, и даже для менее вероятных синглет-син-
глетных переходов, например π*‒ n-переходов, оно редко превосходит
–6
с. Для перехода же с самого нижнего триплетного уровня (Т1)
10
на основной оно редко оказывается меньше 10
–4
с, а для многих моле-
кул может быть значительно больше 1 с.
Задача: Зарегистрировать спектры флуоресценции и фосфоресценции коронена в н-гексане при 77 К, возбуждая образец лазером на длине волны 337 нм.
Измерение времени жизни триплетного состояния твердого раствора коронена в н-гексане
Задача: записать кинетику затухания фосфоресценции коронена
н-гексане при 77 К и рассчитать время жизни триплетного состояния.
в
Интенсивность фосфоресценции затухает экспоненциально по следующему закону:
I
фосф.
(t) = I
(0)exp(–t/τ
фосф.
). (1)
фосф.
Затухание флуоресценции определяется похожей зависимостью,
однако, определить τ
ции очень мало (порядка 10
трудно, поскольку время жизни флуоресцен-
флуор
–9
– 10–8 с). Это возможно сделать, исполь-
зуя специальную аппаратуру.
Для исследования кинетики измеренную экспериментально зависимость I(λ) необходимо преобразовать в I(t). Полученную зависимость I(t) можно аппроксимировать экспоненциальной функцией,
что потребует проведения компьютерных расчетов. Можно упростить
задачу и свести I(t) к линейной зависимости. Для этого нужно сделать
следующее преобразование формулы для I(t). Возьмем натуральный
логарифм от обеих частей формулы (1):
ln(I
фосф.
Введем обозначения: ln(I
(t)/I
фосф.
фосф.
(t)/I
фосф.
(0)) = –t/τ
фосф.
(0)) = y(t); –1/τ
.
= k.
фосф.
42
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБ ОТ А № 6. ЭЛЕКТРОННО-КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ
ПРИМЕСНЫХ МОЛЕКУЛ В ТВЕРДЫХ МАТРИЦАХ
Тогда y(t) = kt, отсюда k = Δy/Δt = –1/ τ
фосф.
, или τ
= – Δt/ Δy.
фосф.
Используя данные эксперимента, заполняем следующую таблицу:
ti, cI
(0) I
фосф.
фосф.(ti
) ln(I
фосф.(ti
) / I
(0)) = yi(t)
фосф.
Используя полученные данные, строим график y(t) и определяем τ
фосф.
.
Измерения желательно произвести несколько раз и найти среднее
значение времени жизни.
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен содержать зарегистрированные спектры флуоресценции и фосфоресценции, а также протокол
исследования кинетики люминесценции (измерение времени жизни
триплетного состояния).
Учебно-методическое пособие
Наумов Андрей Витальевич,
Наумова Наталья Леонидовна,
Каримуллин Камиль Равкатович
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
СПЕЦИАЛЬНОМУ ФИЗИЧЕСКОМУ ПРАКТИКУМУ
К
ПОСОБИЕ
ПО ОПТИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
2-е издание, стереотипное
электронное
Редактор
Оформление обложки
Компьютерная верстка
Управление издательской деятельности
и инновационного проектирования МПГУ
119571, Москва, Вернадского пр-т, д. 88, оф. 446.
Тел.: (499) 730-38-61
E-mail: izdat@mpgu.edu
Бум. офсетная. Печать цифровая. Объем 2,75 п.л.
Тираж 500 экз. Заказ № 543.
Дубовец В. В.
Удовенко В. Г.
Дорожкина О. Н., Ковтун М. А.
Формат 60х90/16.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]