Свечение твердых тел

Эффект Черенкова и эффект светящегося электрона. В рамках настоящего курса мы не имеем возможности уделить внимание другим видам излучения, кроме свечения газового разряда, хотя все эти виды излучения (термолюминесценция, свечение люминофоров, генерация рентгеновского излучения и т. д.) тесно связаны с электронными процессами в твёрдых или жидких телах. Но есть два недавно открытых вида излучения, которые неносредственно связаны с движением быстрых свободных электронов (т. е. электронов, находящихся вне атома) и которых необходимо коснуться в нашем курсе. Один из этих видов излучения движущегося электрона открыт и объяснён, а второй—теоретически предсказан советскими физиками. Эти виды излучения света носят названия 1) излучение или эффект Черенкова и 2) эффект светящегося электрона. Первое из этих явлений экспериментально обнаружено в 1944 году в лаборатории академика С. И. Вавилова П. А. Черенковым. Теория его создана в последующие годы С. И. Вавиловым, И. М. Франком и И. Е. Таммом. [c.441]

С другой стороны, в твёрдых и жидких телах можно возбудить свечение, приближающееся по своей селективности к свечению газов. Таково свечение, имеющее место при явлениях флюоресценции и фосфоресценции. Тесное расположение частиц твёрдого тела сказывается при этом в том, что вместо дискретных линий мы имеем в спектрах флюоресценции и фосфоресценции более или менее широкие полосы, размытые по краям. [c.319]

В 1876 г. Гольдштейн в своих докладах Берлинской Академии наук (4 мая и 23 сентября) сообщил, что он специально изучал зелёное свечение, которое появляется в трубках обычного стекла при условии определённого давления и интенсивности разряда. Свечение стенок трубки представляет собой не флуо-, а фосфоресценцию и может меняться по цвету от зелёного до оранжевого. Отрицательное излучение, которое вызывает эту фосфоресценцию, как уже указал ранее Гитторф, является прямолинейным, выходящим в окружающее пространство со стороны отрицательного электрода... Если между катодом и светящейся зелёным цветом стенкой трубки поместить твёрдое тело, то тень его отбрасывается на стенку, так как оно не позволяет излучению с катода достигать стенки. Если это твёрдое тело через некоторое время удалить, то тень исчезает, но контуры тела остаются, выделяясь на окружающей светящейся поверхности за счёт большей яркости, и точно воспроизводят форму предшествовавшей тени . Таким образом, автор уверенно причисляет описываемое явление к тем видам свечения, которые позже (Видеман, 1888 г.) были объединены термином люминесценция. Из свойств нового свечения он отмечает могущий меняться спектральный состав, наличие заметного затухания и эффект утомления с падением яркости при длительном возбуждении. [c.8]

Отсутствие люминесценции у электронных проводников понятно из современной теории строения твёрдого тела. Отсутствие свечения у тел с глубокой окраской характерно только для видимой области. Известны совершенно [c.45]

Настоящая монография, содержащая рассмотрение физических процессов в жидких и твёрдых люминофорах и уделяющая особенное внимание свечению молекул, существенно отличается от всех изданных ранее книг. [c.11]

Согласно современным представлениям о сущности люминесценции, последняя не мон ет возникать в твёрдых и жидких металлах. Однако и у остальных веществ диэлектриков и металлов в парообразном состоянии, у которых можно ожидать появления люминесценции, последняя наблюдается далеко не всегда. Отсутствие люминесценции у тех или иных веществ связано или со специфическими свойствами частиц данного вещества, или с действием внешних влияний на излучающие центры, приводящим к уничтожению свечения. [c.14]

Спектр люминесценции всегда состоит из частот, характерных для излучающего вещества, и, следовательно, селективен. Поэтому селективность излучения, в особенности резко подчёркнутая, говорит в пользу его люминесцентной природы. Однако этот признак недостаточен, так как и другие виды свечения могут иметь характерные спектры. Так, при температурном излучении спектры паров элементов линейчаты, и даже некоторые твёрдые вещества, например окись церия, дают при тепловом возбуждении весьма [c.16]

Этот закон затухания свечения, выражаемый гиперболой второго порядка, на опыте почти никогда не выполняется, так как в реальных случаях рекомбинация не наступает непосредственно. Так, при химических процессах реакция обычно протекает в несколько этапов, причём свечение возникает на одном из её звеньев. При рекомбинации электронов и ионов в твёрдых телах электроны до момента рекомбинации могут подолгу задерживаться локализоваться) около особых мест кристаллической решётки, откуда они освобождаются лишь внешними воздействиями, подобно тому как освобождаются электроны с метастабильных уровней нри вынужденном свечении дискретных центров в результате затухание свечения протекает по сложному закону. [c.24]

По мере развития техники эксперимента оказалось возможным определять длительность всё более и более кратковременных процессов. Веществ, обладающих безинерционным, неизмеримо малым по длительности свечением—флуоресценцией,—оказывалось всё меньше, число фосфоресцирующих веществ соответственно возрастало. При этом обнаружилось, что так называемое мгновенное свечение неорганических кристаллофосфоров во многих случаях имеет длительность порядка тысячных долей секунды, сопровождаясь, впрочем, иногда и более кратким процессом. Оказалось, что многие чистые твёрдые вещества в подходящих условиях дают свечение с длительностью 10" —10 сек. Оказалось, наконец, что типичная флуоресценция растворов также не прекращается мгновенно с прекращением возбуждения, но имеет длительность 10" —10 сек. [c.27]

Перечисленные свойства с несомненностью указывают на рекомбинационный характер свечения активированных кристаллов. Для его истолкования привлекаются современные представления о свойствах твёрдого тела— изоляторов и полупроводников. [c.34]

Этот вид тушения молекулярного свечения особенно часто наблюдается в жидких растворах однако тушение примесями возможно и в твёрдых растворах так, автор наблюдал тушение свечения ураниловых соединений иодистым калием в замороженных спиртовых растворах, возникающее при тех же концентрациях тушителя, которые вызывают тушение жидких растворов [309]. [c.164]

Повышение температуры вызывает уменьшение выхода свечения и у твёрдых ураниловых соединений солей и стёкол. Для выделения чистого температурного эффекта при нагревании необходимо обращать внимание [c.214]

Существует, однако, большая группа веществ, свечение которых, являясь свечением дискретных центров, возникает лишь в том случае, если светящееся вещество входит в решётку другого вещества, образуя твёрдый раствор молекулы этих веществ, находясь в непосредственном соседстве, повидимому, могут тушить друг друга и только после разделения их промежуточным слоем молекул изоморфного вещества получают возможность люминесцировать. [c.228]

Для твёрдых растворов бензола и мезитилена при интерпретации спектров длительного свечения можно применять правила отбора, вытекающие из рассмотрения симметрии. [c.237]

Благоприятные условия для люминесценции молекул красителей создаются, когда они могут ионизоваться или поляризоваться и достаточно надёжно защищены от взаимных влияний. Эти условия полнее всего осуществляются при низких температурах и в твёрдых растворах с незначительной концентрацией люминесцентных молекул. Повышение температуры, диффузионные двил№ния, возникающие в жидкостях, несколько ухудшают условия для люминесценции, однако в ряде случаев и растворы с малой вязкостью дают очень интенсивное свечение и высокий выход люминесценции. [c.264]

В жидких растворах у люминесцентных красителей развивается лишь один весьма кратковременный процесс свечения. По современным измерениям длительность возбуждённого состояния молекул красителя (если она не уменьшена вторичными процессами тушения) составляет 1 —5 10 сек. В твёрдых растворах, кроме кратковременного свечения, появляются свечения с большой длительностью, подробно рассмотренные нами в 18. [c.264]

Свечение твёрдых веществ. Иаиболыиее разнообразие видов свечения и наибольшую сложность их кииетики мы встречаем в твёрдых кристаллических телах. Свечение многих кристаллических веществ относится к раз-1 [ду свечепий дискретных центров, одлако у большей части кристаллов свечение имеет рекомбинационпый характер. [c.33]

Черенков первоначально обнаружил ), что в любой прозрачной жидкости при облучении её у-лучамп возпикает свечение. То же самое, как выяснилось несколько позже, имеет место и в твёрдых телах. При исследовании свечения в различных жидкостях интенсивность свечения оказалась одной и той же в пределах точности измерений. Черенковым было также установлено, что свечение частично поляризовано, причём направление электрического вектора световых колебаний совпадает с направлением распространения у лучей. Тщательная очистка жидкостей от возможных флуоресцирующих примесей не влияла на интенсивность излучения. Влияние температуры и тушащих процессов, всегда сказывающихся в большей или меньшей степени на явлениях флурресценции и однозначно связанных с длительностью пребывания атомов в возбуждённом состоянии, не имело места. Отсюда следовало, что длительность возбуждённого состояния атомов при этом эффекте весьма близка к нулю. На этом основании [c.441]

Прохождение электрического тока через газы. Электрический ток, проходящий через газы, сопровождается рядом своеобразных явлений, резко отличающих токи через газ от прохождения электрических зарядов через твёрдые проводники или жидкие электролиты. Таковы разнообразные виды свечения газа в разряде (от слабого, еле заметного сияния до ослепительного яркого света электрической дуги и величественных вспышек молнии), акустические эффекты (раскаты грома, треск искр, шипение короны), наконец, специфические химические реакции, не имеющие места при обычных условиях (непосредственное образование окислов азота и циана в воздухе, образование молекул в одноатсмных газах и т. д.). Эти сопровождающие явления принимают очень грандиозную и бурную форму, когда через газ проходят в короткое время большие количества электрических зарядов. [c.13]

Различные виды свечения тел. В свободном состоянии атому какого-либо вещества свойственны только определённые, дискретные уровни энергии, занимающие каждый лишь очень узкие пределы. Если атом находится в более или менее сильном электрическом поле, то его энергетические уровни расщепляются и смещаются. В твёрдом теле атомы и ионы находятся в электрическом поле, создаваемом соседними атомами. При хаотическом тепловом движении расстояния отдельных атомов от их соседей весьма различны. Различны и поля, вызывающие расщепление энергетических уровней. Поэтому различно и положение самих уровней. При излучении накалённого твердого тела атомы его, возвращаясь в нормальное состояние, излучают кванты разной величины, соответствующие различным значениям V или I. Термическое излучение твёрдого тела состоит не из отдельных монохроматических радиаций, как это имеет место в газах, где расстояние между атомами велико, а представляет собой сплошной спектр со всевозможными длинами волн. Так как это является следствием хаотического движения частиц твёрдого тела и беспорядочного переплетения их электрических атомарных и молекулярных полей, то спектр должен соответствовать хаотическому излучению, а в случае равенства температуры во всех частях системы — равновесному чёрному излучению. Индивидуальные свойства атомов и молекул и первоначальное (невозмущённое полями соседних атомов и молекул) расположение их энергетических уровней сказываются на селективности излучения, т. е. на отступлениях действительно имеющего место излучения твёрдых тел от излучения абсолютно чёрного тела. Если проследить интенсивность излучения для всевозможных длин волн, а не только в видимой части спектра, то излучение серых тел также оказывается селективным. [c.319]

В 1895 г. в духе господствовавших тогда идей Вант-Гоффа в катодолюминесценцию постепенно входило представление о твёрдом растворе как основном носителе люминесцентных свойств [316]. Эта идея окончательно сформировалась в начале настоящего столетия на работах с сульфаталш [263, 264]. Сульфаты щёлочно-земельных металлов, а также сульфат марганца слабо люминесцируют или совершенно не светятся при возбуждении электронным лучом, если они взяты в достаточно чистом состоянии. Небольшая добавка к ним солей марганца, не превышающая 1—2%, вызывает очень интенсивное свечение.В табл. 1 приведена катодолюминесценция ряда исследованных Шмидтом соединений. [c.15]

Соответствующие соли марганца изоморфны с приведёнными в таблице солями щёлочно-земельных металлов. Естественно было предположить, что эффект катодолюминесценции в каждом частном случае обязан существованию твёрдого раствора, в котором растворённый катион (Мп ) определяет интенсивность и цвет свечения. Правильность этого вывода подтверждали предыдущие наблюдения по люминесценции щёлочно-земельных сульфидов и других соединений. Работа расширила и оформила обширный класс активированных люминофоров, которые требуют для люминесценции присутствия в решётке посторонних загрязняющих примесей. [c.15]

Сумма наблюдений по люминесценции различных соединений приводит к выводу о существовании глубокой разницы в механизме свечения типичных кристаллов и отдельных молекул, находящихся в газовой фазе, в растворах или в твёрдых, преимущественно органических, соединениях. Свечение отдельных молекул удовлетворительно интерпретируется на основе молекулярных спектров, если принять во внимание взаимодействие излучающего комплекса с окружающим его силовым полем. Механизм излучения в кристаллах (изоляторах или полупроводниках) значительно сложнее. Излучающий колшлекс в них настолько модифицирован периодическим полем кристалла, что привычные энергетические схемы изолированных атомов или молекул уже не могут быть использованы для интерпретации механизма свечения. Эти кристаллические люминофоры представляют, однако, особенный интерес для тех1шки. Все бе. исключения технические катодолюлаинофоры принадлежат именно к данному классу соединений. [c.46]

В эффекте катодолюминесценции только у ограниченного числа препаратов все молекулы соединения можно считать одинаково люминесцентноспособными. Сюда принадлежат жидкости, некоторые твёрдые органические соединения и несколько химически чистых неорганических препаратов. Люминесцентная способность их является индивидуальным свойством самой молекулы, связанным с её составом и структурой. Характерным признаком работы таких соединений служит малая зависимость свечения от посторонних примесей и от условий изготовления, которые влияют на кристаллическую структуру. В отношении данной группы соединений представление об излучающем атоме как обособленной единице в кристалле, конечно, неприложимо. [c.104]

Влияние концентрации активатора на спектральный состав излучения сравнительно невелико. В случае силикатов увеличение концентрации марганца несколько размывает спектральную кривую и сдвигает ),тах излучения в длинноволновую часть спектра. Сдвиг этот незначителен у виллемита и более резко выражен в люмози-лях, представляющих собой твёрдый раствор виллемита и фенакита. В сульфидах цинка и кадмия увеличение концентрации серебра сдвигает излучение в сторону более коротких волн, что показано на рис. 25 для сульфида цинка. Для люминофора состава 57% гп8 43% Сс18 в табл. 9 приведена зависимость цвета свечения (в цветовых координатах) от концентрации активатора. [c.119]

Исчерпывающая классификация законов затухания, а соответственно и воз.можных видов свечения дана С, И. Вавиловым [306] и легла в основу современных представлений о механизме люминесценции. Простейший вид свечения получил название спонтанного. Акты поглощения и излучения локализованы в пределах отдельной молекулы или атома и вызывают только внутреннюю их перестройку. Люминесценция такого рода типична для паров и газов, но часто встречается также в растворах и твёрдых средах. Излучение характеризуется большой скоростьюсек.) и-затухает по экспоненциальному закону. Второй вид свечения может обладать большой длительностью и связан с обратным переходом в нормальное состояние метастабильных систем. Закон затухания также экспоненциальный, но свечение сильно [c.263]

Зависимость люминесцентной способности от параметров решётки выяснена очень подробно на большом числе бинарных и тройных систем. Замещение в сульфиде цинка катиона кадмием или ртутью, а аниона селеном или теллуром вызывает систематический сдвиг полосы излучения в длинноволновую часть спектра. Это смещение идёт совершенно плавно вместе с изменением состава, пока существует полная изоморфная смесимость и твёрдый раствор сохраняет тип структуры, свойственный чистым компонентам системы. Помимо цинк-кадмий сульфидов [111, 112, 113, 116, 138, 233], аналогично поведение полосы испускания в системах aS dS, ZnS aS. SrS dS [221, стр. 36—38], когда при наличии изоморфной смесимости в силу меняющегося состава изменяется расстояние между узлами и сила связи в решётке. В первой из указанных систем добавка сульфида кадмия понижает яркость свечения и сдвигает ).тах излучения в длинноволновую часть спектра такой же сдвиг во второй системе вызывается повышением концентрации сульфида цинка, но яркость свечения при этом прогрессивно растёт. Непрерывный сдвиг полосы излучения при изменении химического состава обнаружен также в активнрованно11 самарием системе aS SrS. Это дало основание предполагать [302, 241], что люминесцентные центры не представляют собой определённых химических соединений. Чуждые решётке излучающие атомы находятся под объёмным влиянием всего кристалла, и каждый из [c.271]

Настоящая книга является монографией, созданной на основе работ советских учёных в области фотолюминесценции жидкостей и твёрдых тел. В ней рассматриваются законы люминесценции, свечение простых, сложных и комплексных молекул II их ионов, свечение х ристаллофосфоров. В книге даются сведения о применении люминесценции в снетотехнике, радиотехнике, рентгенографии, химическом анализе и других областях науки, техники и народного хозяйства. [c.2]

Внешнее тушение и устойчивость электронных состояний излучателя. Рассмотренные выше вопросы связывают процессы внутреннего тушения со структурой молекулы. Однако в условиях опыта люминесцентная молекула часто подвергается внешним воздействиям, а потому для сохранения энергии возбуждения и возникновения люминесценции чрезвычайно важна устойчивость излучателя по отношению к этим влияниям. В некоторых случаях сама структура излучателя обеспечивает его значительную устойчивость по отношению к внешним тушащим влияниям. Так, например, очень большой устойчивостью обладают ионы редких земель, у которых при возбуждении происходит перемещение электронов между глубокими уровнями, принадлежащими оболочке 4/, хорошо занщщён-ной от внешних влияний электронными оболочками 5s, 5р, 5d. Такой электронной стр5а<турой излучателя обеспечивается высокий вь[ход свечения и линейчатый характер спектров. Подобным же образом хорошо защиш,ены внешними электронами от посторонних влияний и достраивающиеся уровни внутренних электронных оболочек у хрома и марганца. Ионы этих металлов также дают слабое свечение в некоторых жидких растворах и довольно сильное характерное свечение в твёрдых растворах и в стёклах. [c.194]

Резонансный характер тушения введо 1ной примесью во многих случаях может быть доказан существованием тушения в твёрдых растворах, где возможность сближения возбунсдённых ураниловых молекул с молекулами тушителя исключена. На рис. 110 изобрангено изменение яркости свечения [c.215]

Концентрационное тушение свечения во всяком случае незначительно так, например, чистый беггзол светит интенсивно как в твёрдом кристаллическом, так и в жидком состоянии. Отсутствие концентрационного тушения антрацена в газовой фазе и в спиртовых растворах было доказано А. А. Шиш-ловским [562]. В таблице 30 приведены его данные об относительном выходе антрацена прп разных концентрациях и разных плотностях пара, из которых видно, что выход свечения от концентрации не зависит. [c.235]

Кратковременное и длительное свечения красителей. Свечение красителей наиболее полно развивается в растворах как жидких, так и твёрдых. Большинство чистых красителей в кристаллической форме светят крайне слабо или вовсе не светят. Слабость свечения в твёрдом кристаллическом состоянии или его полное отсутствие несомненно вызываются специфическим действием молекул или ионов красителей друг на друга, так как многие органические соединения, весьма близкие к красителям по структуре молекулы, например сложные полициклические вещества, нередко 01бладают прекрасной люминесценцией и в твёрдол состоянии. [c.264]

У других красителей соотношение интенсивностей различных видов свечения может быть иное. Так, например, эскулин в твёрдых растворах даёт лишь два свечения ]фатковременное голубое и длительное зелёное свечение. Последнее не поляризовано. Это свойство эскулина можно объяснить тем, что его метастабильный уровень лежит слишком низко, и поэтому при комнатной температуре переход 3 с уровней М на уровни В (рис. 4, стр. 32) оказывается невозмоншым. Родамины в твёрдых растворах пе имеют длительного свечения (по крайней мере свечения с -с >- 10 сек.). [c.265]

Длительное свечение наблюдается почти у всех красителей. Оно развивается нри введении молекул красителя в различные затвердевшие растворители замороженные спирты, глицерин, смесь петролейного эфира, этанола и ацетона и др., оно наблюдается в частично обезвоженных кристаллах и стеклообразных массах, обра.зующих нри прокаливании перлы, например в обезвоженной борной кислоте, алюминиевых квасцах, цементирующихся массах, сахарных леденцах и, наконец, в твёрдых коллоидных растворах в желатине, целофапе, випилитовых спиртах, метакрилатах и т. п. Несмотря на глубокое химическое различие, все эти вещества объединяются одним общим свойством молекула красителя, попавшая в такую среду, теряет свою подвижность и занимает фиксированное положение относительно соседних молекул. Эта фиксация столь прочна, что не только не позволяет молекуле делать сколько-нибудь заметные перемещения за время возбуждённого состояния, но, повидимому, крайне затрудняет колебания и другие перемещения отдельных составных частей молекулы друг относительно друга. В этих условиях и развивается свечение, длящееся от тысячных долей секунды до нескольких секунд. П. П. Феофилов показал [512], что в большинстве случаев у длительного свечения, совпадающего по спектру с кратковременным свечением, поляризационные спектры также одинаковы по положению и по форме со [c.279]

Многие свойства длительного свечения и, в частиости, влияние концентрации краеителя в твёрдом люминофоре, были изучеиы Л. А. Винокуровым и автором 1137]. Было установлено, что увеличение концентрации красителя производит следующие изменения свечения. [c.281]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология