Люминесценция. Различные виды люминесценции. Хемилюминесценция. Фотолюминесценция: флуоресценция и фосфоресценция, механизм возникновения. Спектр фотолюминесценции, закон Стокса.
Люминесценция тела - это избыточное излучение над температурным (тепловым), длительность которого значительно превышает период световых колебаний. отличается от свечения нагретых тел, она происходит без нагревания. Люминесцируют только электронно-возбужденные молекулы.
Виды люминесценции:
- Фотолюминесценция - возбуждение видимым;
- Рентгенолюминесценция - возбуждение рентгеновским излучением;
- Катодолюминесценция - удары быстрых электронов (экран телевизора);
- Хемилюминесценция - в химических реакциях;
- Биолюминесценция - в биохимических реакциях;
- Сонолюминесценция - возбуждение звуком или УЗ.
Из
основного (невозбужденного) состояния
,
поглотив квант света, молекула может
перейти на разные колебательные подуровни
электронных орбиталей (уровни возбужденных
синглетных состояний
,
,……).
Поглощение –переход молекулы из основного состояния , в возбужденные синглетные состояния , …..
Фотолюминесценция делится на флуоресценцию (кратковременное послесвечение) и фосфоресценцию (длительное послесвечение).
Флуоресце́нция — физический процесс, разновидность люминесценции. Флуоресценцией обычно называют излучательный переход возбужденного состояния с самого нижнего синглетного колебательного уровня , в основное состояние .
Фосфоресценция — во время фосфоресценции возбужденный электрон не переходит из , а покидает молекулу, вследствие чего происходит конденсация заряда в одном месте и происходит перераспределение электронов, во время которого излучается энергия
В простейшем случае, фосфоресценция — это процесс, в котором энергия, поглощенная веществом, высвобождается относительно медленно в виде света. В некоторых случаях это механизм, описывающий «светящиеся в темноте» материалы, которые «заряжаются» на свету. В отличие от обычных флюоресцентных ламп, в которых происходят относительно быстрые реакции, фосфоресцирующие материалы «абсорбируют» световую энергию и «хранят» её дольше, а внутриатомные реакции переизлучающие накопленную энергию происходят реже.
Спектр
люминесценции
- зависимость интенсивности люминесценции
от длины волны
люминесценции.
Спектр возбуждения люминесценции - зависимость интенсивности люминесценции от длины волны возбуждающего света.
Закон Стокса: спектр флуоресценции лежит в более длинноволновой области по сравнению со спектром поглощения того же вещества.
Квантовый выход люминесценции. Закон Вавилова. Количественный и качественный люминесцентный анализ. Люминесцентный микроскоп.
Квантовый
выход люминесценции
:
Где – интенсивность возбуждающего света, – интенсивность прошедшего через образец света.
Закон Вавилова: квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждения люминесценции.
Люминесцентный анализ – определение природы и состава вещества по спектру его люминесценции:
- качественный: определение наличия или отсутствия молекул по положению максимумов в спектре люминесценции.
- количественный: определение концентрации веществ по интенсивности люминесценции.
Флуоресцентная микроскопия – используют флуоресцентные зонды, которые связываются с определенными структурами клеток.
Флуоресцентная ангиография – исследование кровеносных сосудов глаза с применением флуоресцентного красителя (флуоресцеина).