Види люмінесценції

Резонансний ефект. Р езонансна люмінесценція (частіше називається резонансною флуоресценцією) спостерігається в атомних парах (ртуті, натрію та ін.) у деяких простих молекул та, іноді, в більш складних системах. Випромінювання має спонтанний характер і відбувається з того самого енергетичного рівня, який досягається при поглинанні енергії збуджуючого світла. При збільшенні щільності парів резонансна люмінесценція переходить у резонансне розсіювання.

Під дією кванта світла (h ₁) молекула переходить у збуджений стан, який характеризується енергією збудження (Е_зб). У цьому стані молекула перебуває нетривалий час, після закінчення якого повертається у свій стійкий стан, випромінюючи квант світла (h ₂). (Рис. 1). Процес повернення молекули зі збудженого стану в стійкий з випромінюванням кванта світла називається дезактивацією. Тут h ₁= h ₂.

Флуоресценція

Флуоресценція або флюоресценція (від назви мінералу флюорит, у якого вперше була виявлена флуоресценція) – короткочасна люмінесценція (10^-8 – 10^-9 с). Флуоресценція характерна тільки для рідин або розчинів.

П ід дією кванта світла (h ₁) молекула переходить у збуджений стан, який характеризується енергією збудження (Е_зб). При зіткненні зі сторонніми частинками молекула втрачає частину енергії у вигляді теплового кванта (h _т) і переходить на більш низький дозволений енергетичний рівень (Е_д), з якого можлива дезактивація. При поверненні молекули у стійкий стан випромінюється квант світла (h ₂). (Рис. 2). В цьому випадку h ₁> h ₂.

Фосфоресценція – люмінесценція, яка триває значний час після припинення збудження (на відміну від флуоресценції). Характерна для твердих речовин. Кристали, які здатні люмінесцирувати, називаються кристалофосфорами.

П ід дією кванта світла (h ₁) молекула переходить у збуджений стан, який характеризується енергією збудження (Е_зб). При зіткненні зі сторонніми частинками молекула втрачає частину енергії у вигляді теплового кванта (h _т1) і переходить на заборонений енергетичний рівень (Е_з), з якого неможлива дезактивація. На цьому рівні молекула перебуває досить тривалий час, доки не отримає додатковий квант (h _т2) при зіткненні зі сторонніми частинками , який переводить її на дозволений енергетичний рівень (Е_д). При дезактивації випромінюється квант світла (h ₂). (Рис. 3).

Енергетичний і квантовий виходи люмінесценції

Ефективність перетворення енергії поглиненого світла в енергію люмінесценції характеризується енергетичним і квантовим виходами люмінесценції. Відношення випромінюваної енергії люмінесценції (Е_л) до енергії поглиненого світла (Е_с) називають енергетичним виходом люмінесценції (В_ен): ,

Відношення числа випромінюваних квантів (N_л) до числа поглинених (N_с) називають квантовим виходом люмінесценції ( ):

,

Зв‘язок між В_ен і легко встановити, якщо прийняти :

.

Спектральна характеристика (рис. 4) – залежність випромінювання від довжини хвилі.

Якщо λ_зб, λ_л – положення максимуму відповідно лінії збудження та лінії люмінесценції, а I_зб та I_л – відповідно інтенсивність збудження і люмінесценції, то квантовий вихід люмінесценції буде мати вигляд:

Таким чином, чим більший квантовий вихід, тим інтенсивніша люмінесценція, і тим менша кількість люмінесцируючої речовини може бути визначена за її світінням. Як правило . Це пов‘язано з так званими процесами гасіння люмінесценції.