4) Механизмы фотолюминесценции.

Постулаты теории Бора:

1. Атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответвует определнная энергия E_n; в стационарном состоянии атом не излучает и не поглащает энергию.

2. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглащается квант электромагнитного излучения. Энергия фотона равна разности энергии атома в двух состояниях hv=E₂-E₁

5) Правило Стокса для люминесценции.

Распределение интесивности люминесцентного излучения , по длинам испускаемых волн называется спектром люминесценции.

Правило Стокса: спектр люминесценции сдвинут в сторону длинных волн относительно спектра вызвашего эту люминесценцию.

Рисунок 1 спектр поглащения 2. Люменесцениция

Применение правило Стокса . Ртутная лампа

Отношение числа Nфатоно, высвечиваемых в единицу времени, к числуNп поглащенных называют квантовых выходов люминесценции ФОРМУЛА

Отношение мощности вторичного излучения Wк мощностиWgпоглащенного называют энергетическим выходлм люминофора. ФОРМУЛА АДЛЫВдпфы

6. использщование люминесценции.Люминесцентный анализ, качественный анализ , количественный аналиЗ, макроанализ, микроанализ, флюресцентный зонды, флюренцентные метки,

Тема 12

Индуцирование излучение. Лазер.

Список литературы . 1 стр 217-219. 2 стр 39-43. 3 стр 466-476. 5 стр 66-71

1. Спонтанное, вынужденное и индуцированное излучение. Инверсная заселенность. Метастабильные уровни.

Спонтанное излучение- это процесс испускание фотона возюужденным атомом без каких-либо воздействий.

Рисунок 6.4.1. Условное изображение процессов (a) поглощения, (b) спонтанного испускания и (c) индуцированного испускания кванта

Процесс, при котором возбужденные атомы(молекулы или иона) излучаются под влиянием внешнего электромагнитного поля, в частности под действием падающего на них света, называют индуцированным или вынужденным излучением. (С)

Состояние среды, при котором число атомов на верхнем энергетическом уровне больше, чем на на нижнем энергетическом уровне, называется инверсной заселенностью(населенностью)

Среда , которая приведена в состояние с инверсной заселенностью, называется активной средой.

Трехуровневая схема оптической накачки. Указаны «времена жизни» уровней E₂ иE₃. Уровень E₂ – метастабильный. Переход между уровнями E₃ и E₂безызлучательный. Лазерный переход осуществляется между уровнями E₂ и E₁. В кристалле рубина уровни E₁, E₂ и E₃принадлежат примесным атомам хрома

Уровни, на которые время жизни атома длится до 10-3 с, называются метастабильными.

Процесс создания инверсной заселенности называется накачкой.

Виды накачки.

• Оптическая накачка (прозрачных активных средах, импульсами света от внешнего источника)

• Электроразрядная накачка( создается в газовых активных средах, за счет электрического разряда)

• Инжекционная накачка (создается в полупроводниковых активных средах, используется электрический ток

• Химическая накачка ( создается в смеси газах, за счет энергии химической реакции)

2. Оптический и квантовый генератор-лазер. Устройство, ипринцип действия лазера.

Первый квантовый генератор был разроботан в 1954 году советскими физиками Н.Г. Басовым и А.М. Прохоровым. Американсим физиком Ч.Таунсом.

Квантовый генератор, усиливающий оптическое излучение(свет) получил название ЛАЗЕР.

Лазер состоит из трех основных компонентов:

• Активная среда (рабочее тело)

• Система накачки

• Оптический резонатор(устройство, выделяющая в пронстрантсве избирательное направление пучка фотонов и формурующее выходящий световой пучок)-два зеркала.

По типу активной среды:

• Твердотельные

• Газовые

• Полупроводниковые

• Жидкостные

По характеру свечения:

• Импульсные

• Непрерывные

Рубиновй лазер

Рубиновый лазер был первый твердотелым лазером(1956), длина волные его излучения 694.3

Рубин- это кристаллическая окись алюминия Al₂O₃содерржащая около 0.05% ионов трехвалетного хромаCr³⁺( именно хром придает рубину розовый свет)

Ксеноновая лампа. Рисунок

Гелий-неоновый лазер

РИСунок

Лямбда= 1152 нм

Лямбда 2= 638.8 нм

3. Свойства лазерного излучения. Применение лазеров в медицине.

1. Узость и малое разходимость пучка

2. Монохромотичность. Содержит волны практически одинаковый частоты (дельта лямбда < 0.01 нм)

3. Когерентность. Излучение является высококогенытным. При этом имеет не только временная (10-3с), но и пространтсвенная когерентность.

4. Каллимированность. Все лучи пучке почти параллельны друг другу. Это позволяется передавать сигналы на огромные расстояния.

5. Высокая мощность излучения. С непрерывной накачкой – 0.01-100 Вт; дляхирургических импульсных лазеров – 10³-10⁸Вт и длительностью 10^-9-10^-3с

6. Высокая интенсивность. В импульсных лазерах интенсивность излучениея высока и может достигать 10¹⁴-10¹⁶Вт/см²

7. Высокая яркость. Даже самые слабые лазеры имеют яркость 10¹⁵кд/м²

8. Парилизорованность. Лазерное излучение полностью парализовано.

Лазеры в хирургии

Лазерная хирургия имеет ряд приимуществ:

• Бесконтакность, дающую абсолютну. Стерильность

• Селективность, позволяющую выбором длины волны излучения дозировано разрушать патологические ткани, не затрагивая окружающие здоровые ткани.

• Бескровность (за счет коагуляции белков)

• Микрохирургию тканей и клеток, позволяющую, благодаря, высокой степени фокусировки луча.

• Незначительное механическое травмирование прилегающих областей.

• Точно определенная глубина проникновения в ткань

1. Лазерная сварка тканей.

2. Разрушение пигментных участков

3. Лазерная эндоскопия

4. Лазерный пробой

5. Лазеры в офтальмологии. Нарушенное зрение можно восстановить. Лечение в глаукомы

Лазерная диагностика

1. Голография.

2. Эффект Доплера

3. Лазерная масс-спектроскопия. Определения для химического состава объекта

4. Лазерный анализ крови.

5. Метод фоторазрушения. Используется для исследования поверхностного состава объекта.

Лазеры в терапии.

1. Терапия с помощью красного света (лечение ран, язв, исопльзуется гелио-неоновый лазер)

2. Терапия с помощью синего света (лечение желтухи у новорожденных)

3. Фотодинамическая терапия опухолей. (лечить)

4. Лазерофорез

Лазеры в стоматологии

Дохера чего