53.Люминисценция. Определение. Правило Стокса.

В природе давно известно излучение, отличное по своему характеру от всех известных видов излучения (теплового излучения, отражения, рассеяния света и т. д.). Этим излучением является люминесцентное излучение, примерами которого может служить свечение тел при облучении их видимым, ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, -излучением и т. д. Вещества, способные под действием различного рода возбуждений светиться, получили название люминофоров.

Люминесценция—неравновесное излучение, избыточное при данной температуре над тепловым излучением тела и имеющее длительность, большую периода световых колебаний. Первая часть этого определения приводит к выводу, что люминесценция не является тепловым излучением, поскольку любое тело при температуре выше 0 К излучает электромагнитные волны, а такое излучение является тепловым. Вторая часть показывает, что люминесценция не является таким видом свечения, как отражение и рассеяние света, тормозное получение заряженных частиц и т. д. Период световых колебаний составляет примерно 10^-15с, поэтому длительность, по которой свечение можно отнести к люминесценции, больше—примерно 10^-10с. Признак длительности свечения дает возможность отличить люминесценцию от других неравновесных процессов.

В зависимости от способа возбуждения различают: фотолюминесценцию (под действием света), рентгенолюминесценцию (под действием рентгеновского излучения), катодолюминесценцию (под действием электронов), электролюминесценцию (под действием электрического поля), радиолюминесценцию (при возбуждении ядерным излучением), хемилюминесценцию (при химических превращениях), триболюминесценцию (при тастирании и складывании некоторых кристаллов). По длительности свечения условно различают: флуоресценцию (t10^-8с) и фосфоресценцию—свечение, продолжающееся заметный промежуток времени после прекращения возбуждения.

Первое количественное исследование люминесценции проведено более ста лет назад

Дж. Стоксом, сформулировавшим в 1852 г. следующее правило: длина волны люминесцентного излучения всегда больше длины волны света, возбудившего его. С квантовой точки зрения правило Стокса означает, что энергия h падающего фотона частично расходуется на какие-то неоптические процессы, т. е.

h= h_люм+Е,

откуда _люм  или _люм, что и следует из сформулированного правила.

54. Оптические квантовые генераторы. Свойства лазерного излучения.

1.Оптические квантовые генераторы.

Для источников света, традиционных в обл. спектра, хар-на не когерентность излучения.

В начале 60-х годов были созданы источники света иного типа - оптические квантовые генераторы (лазеры). В противоположность некогерентным источникам, эл.-маг. волны зарождаются в различных частях оптич. квант. генератора, удаленных друг от друга на макроскопич. расстояния, оказываются когерентны между собой.

Лазер работает на принципах индуцированного излучения, которое имеет ту же фазу, ту же поляризацию и то же направление что и вынуждающее. При термодинамическом равновесии заселенность энерг. уровней в атоме удовл. закону Больцмана:,при котором, заселенность верхнего ур. меньше заселенности нижнего. Чтобы при распр. в среде волна усиливаласьN>N₀ нужно создать среду с инверсной заселенностью N₂>N₁ или создать среду с коэффециентом .

Усиление света обычно сравнивают с нарастающей лавиной, при этом фооны изображают в виде шариков (рис.1).

Для того чтобы создать такую среду надо было осущесствить обратную связь. Для этого активная зона либо располагалась между параллельными зеркалими, перпендикулярно циллиндру либо торцы активной зоны делались зеркальными – открытый резонатор. Свет в такой системе многократно отражаясь от зеркал ну только усиливается но и монохроматизируется и сужается. Угол расхождения пучка, гдеD-ширина пучка

Тогда ближайшая длинна волны для которой тоже будет выполняться усиление будет определяться условием

При обратной связи необходимо чтобы часть излучаемого света все время находилась в зоне активного в-ва и вызывала излучения все новых и новых атомов. Учтем что энергетические уровни и линии имеют ширину и предположим что ширина спектральных линий меньше дисперс. областей прибора, тогда это условие удовлетворяет только 1 линии. Именно эта длинна волны усиливается максимально, что и приводит к монохроматизации, гдеN-число отражений от зеркал.

За счет большого числа отражений . Механизм монохроматичности в лазере примерно такой же как и в интерферометре Фабри-Перо, усиливаются не только лучи паралельные его оси но и лучи идущие под небольшими углами к его осичтобы в лазере этого не происходило употребляются сферические зеркала.

В реальном лазере одно из зеркал полупрозрачное потому что какая-то часть должна быть выпущена из активной среды.

Существуют рубиновый, гелий-неоновый и лазер на красителе(можно настраивать на различные длины волн).