Люминесценция спонтанная

Свойство веществ люминесцировать, т. е. отдавать в виде излучения поглощенную световую энергию, присуще не всем органическим веществам. Известно, что при абсорбции света поглощенный квант вызывает переход электронов в молекуле на более высокий энергетический уровень, т. е. приводит молекулу в возбужденное состояние. В зависимости от времени спонтанного излучения аккумулированной энергии в впде светового излучения наблюдаются раз.чичные виды люминесценции, а именно флуоресценция и фосфоресценция. Полосы люминесценции, как правило, смещены по сравнению с полосой поглощения к красному концу спектра. [c.213]

Рис. 2.2. Схема возникновения резонансной и спонтанной люминесценции

Рис. 14.4.71. Схема энергетических уровней и электронных переходов при резонансной (а), спонтанной (б) и вынужденной (в) люминесценции

Спонтанная люминесценция (флуоресценция) — кратковременное свечение —10- ° с) — наблюдается при комнатной темпера- [c.89]

Классификация, основанная на механизме элементарных процессов люминесценции, различает резонансную, спонтанную, вынужденную и рекомбинационную люминесценцию. [c.89]

Вынужденная люминесценция и, в частности, фосфоресценция — длительное свечение (т 10- —10 с), возникает при низкой температуре (жидкий азот, 77 К). В этих условиях возможен запрещенный электронный переход из триплетного (метастабильного) на основной синглетный уровень с излучением фосфоресценции, характеризующейся большей длиной волны, чем флуоресценция. Оба свечения характерны для молекулярных систем типа сложных органических молекул, их комплексов с металлами, а также некоторых неорганических соединений с молекулярной кристаллической решеткой. Поэтому спонтанное и вынужденное свечение (флуоресценция и фосфоресценция) принято называть молекулярной люминесценцией. [c.89]

Второй путь состоит в том, что частица, прежде чем возвратиться в основное состояние, переходит в метастабильное (неустойчивое) энергетически более низкое состояние. Этот переход не сопровождается излучением света. Далее совершается переход в основное состояние с испусканием кванта света, но другой частоты — спонтанная люминесценция (раньше это явление называлось фосфоресценцией). [c.54]

Продолжительность люминесценции связана с тем, что электрону, находящемуся в зоне проводимости, требуется некоторая дополнительная энергия (энергия активации) для перехода на основной энергетический уровень и взаимодействие электрона с дыркой в валентной зоне также протекает не мгновенно. По длительности свечения различают резонансную люминесценцию, или флюоресценцию, и спонтанную люминесценцию или фосфоресценцию (см. 7). [c.190]

По механизму элементарных процессов различают резонансную, спонтанную, вынужденную и рекомбинационную люминесценции (рис. 180). [c.432]

Спонтанная люминесценция включает переход (излучательный, а чаще безызлучательный) на энергетический уровень, с которого происходит излучение (рис. 180, б). Этот вид люминесценции характерен для сложных молекул в парах и растворах и для примесных центров в твердых телах (см. гл. V). Особый случай представляет люминесценция, обусловленная переходами из экситонных состояний (см. рис. 175, а). [c.432]

Вынужденная люминесценция, которую мы рассмотрели выше, характеризуется конечным спонтанным излучением, которое является некогерентным, т. е. оно случайно не только по времени, но и по основным характеристикам фазе, поляризации, направлению распространения. [c.434]

Возбужденная частица при взаимодействии с окружающими частицами может передать последним часть энергии в виде тепла и перейти на уровень 2 (рис. 14,4.71, 6). Люминесценция, возникающая при переходе частицы с возбужденного уровня 2 на основной уровень, называется спонтанной. Уровень испускания 2 лежит ниже уровня 3 и поэтому излучаемый квант оказывается меньше поглощенного. Спонтанная люминесценция характерна для паров и растворов сложных молекул. [c.499]

При резонансной и спонтанной люминесценции вероятность возвращения частиц из возбужденного состояния в основное определяется внутренними свойствами частиц и не зависит от температуры. [c.499]

Поскольку спонтанная и вынужденная люминесценция наиболее характерны для молекул, эти виды люминесценций часто объединяют одним понятием — молекулярной люминесценции, или свечением дискретных центров. [c.499]

Как правило, кристаллы до введения в них ионов-активаторов являются совершенно бесцветными и оптически прозрачными. Введение в них ионов активатора приводит к появлению областей селективного поглощения и спонтанной люминесценции (центров окраски). Основные характеристики кристаллических материалов, используемых в качестве матриц для различных ионов-активаторов приведены в табл. 33.7. [c.739]

Излучение, имеющее место при процессе спонтанного возвращения возбужденных частиц в состояние с меньшей энергией. Сюда относится, помимо многих случаев свечения паров и газов, люминесценция органических растворов, редких земель, солей уранила и т. д. Длительность свечения в этих случаях имеет значения от 10 до 10 сек (приблизительно). [c.93]

Но изложенные опыты несомненно показывают, что первичная фосфоресценция обусловлена не только электронами, расположенными на неглубоких уровнях захвата. В процессе затухания исчезает также часть Р-центров, участие которых в люминесценции определяется возможной рекомбинацией их электронов с центрами свечения. После затухания первичной фосфоресценции спонтанный [c.59]

Рассмотренные выше излучательные процессы были спонтанными. Однако могут протекать и процессы вынужденного излучения. При облучении светом с частотой, соответствующей люминесценции, возбужденная молекула возвращается в основное состояние, причем фотон люминесценции и фотон ее индуцировавший покидают молекулу одновременно. Соответствующие световые волны имеют одинаковые фазы и частоты они когерентны (рис. 3.14). Таким образом, люминесценция усиливает индуцирующее ее излучение. Процесс в целом носит название вынужденного излучения. [c.87]

Классификация по характеру кинетики явления. По предложению С. И. Вавилова, явления люминесценции делят на три класса самостоятельная (спонтанная) люминесценция, вынужденная (несамостоятельная) люминесценция и рекомбинационное свечение. Первая из них характерна для флуоресценции таких веществ и их растворов, в которых к самостоятельному свечению способны каждые из его отдельных молекул или ионов (т. е. дискретные центры). Поглощение возбуж-16 [c.16]

Другой важной характеристикой процесса люминесценции является длительность возбужденного состояния т. В 3.4 уже шла речь об этой величине при учете только процессов спонтанного излучения. Если принять во внимание также безызлучательные переходы, характеризуемые вероятностью й, то выражение для г [c.75]

В заключение необходимо отметить, что последние годы ознаменовались появлением нового направления молекулярной спектроскопии— спектроскопии стимулированного излучения (в отличие от обычной люминесценции, которую можно назвать спектроскопией спонтанного излучения). Это направление, основанное на реализации инверсной заселенности возбужденных электронных состояний молекул (см. выше 2.2 и 4.6), открывает принципиально новые возможности изучения вещества, а также воздействия на его свойства. В настоящее время спектроскопия стимулированного излучения бурно развивается, существенно дополняя и расширяя тем самым ассортимент методов молекулярной спектроскопии. [c.77]

Вернемся к условию равновесия системы. Как уже отмечалось, левая часть формулы (2.3) описывает поглощение, а правая, состоящая из двух слагаемых, которые с физической точки зрения имеют существенное различие,— излучение. Спонтанное излучение не зависит от внешних полей и испускается ансамблем центров с беспорядочной фазой. Его характеристики обусловлены исключительно свойствами активированной среды. В случае примесных сред этому процессу соответствует люминесценция. Описываемые вторым слагаемым в (2.3) индуцированные акты испускания имеют для нас первостепенный интерес, поскольку именно они представляют собой лазерное излучение, В отличие от люминесценции лазерное излучение когерентно его частота и фаза определяются частотой и фазой индуцирующего электромагнитного поля. [c.17]

Здесь был рассмотрен самый распространенный путь достижения преобладания индуцированных переходов над спонтанными. Заметим, что в реальных квантовых генераторах на основе примесных сред затравочным потоком для возбуждения стимулированного излучения обычно является не внешний сигнал, а спонтанное излучение активаторных центров, т. е. их люминесценция. Известные активированные среды характеризуются очень сложными системами энергетических уровней индивидуальные свойства которых определяются как типом примесного иона и свойствами матрицы, так и степенью взаимной связи последних. Эти свойства в свою очередь [c.19]

В своей классификации для этого вида люминесценции С. И. Вавилов оставил существовавшее уже наименование спонтанное свечение . Мы заменили его, как нам кажется, более правильным термином—самостоятельное свечение. [c.19]

Спонтанные процессы люминесценции длятся 10" —10 сек. при возбуждении уровней с нормальной вероятностью перехода их продолжительность может достигать нескольких секунд при возбуждении метастабильных (триплетных) уровней. Длительность рекомбинационной люминесценции также может изменяться в весьма широких пределах—от нескольких часов до 10 сек, а возможно, и до еще меньших значений.—Прим. ред. [c.102]

Можно сделать некоторые замечания о сравнительных характеристиках абсорбционной и люминесцентной спектроскопии, а также спектроскопии КР. Хотя люминесцентные исследования обычно более чувствительны, чем абсорбционные, они ограничены кругом веществ, которые имеют возбужденное состояние, достаточно долгоживущее для спонтанного испускания с Л-фак-тором не более 10 с и способное эффективно конкурировать с предиссоциацией или другими безызлучательными процессами релаксации, которые экспериментатор не волен контролировать (но см. разд. 7.6). Более того, время жизни люминесценции накладывает ограничение на самую длинную временную шкалу в экспериментах с временным разрешением (около 10 с). Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом при поглощении или комбинационном рассеянии происходит примерно в течение одного периода волны, или около с в УФ-области. Поэтому промежуточные соединения реакции могут исследоваться с фемтосекундным временным [c.197]

Образование ориентационного порядка в спонтанно удлинившихся пленках диацетата целлюлозы было доказано методами двойного лучепреломления и поляризованной люминесценции [63]. По данным двойного лучепреломления ориентация увеличивается в пять раз, а изменение индикатрис поляризованной люминесценции однозначно указывает на развитие высокой степени именно молекулярной ориентации спонтанно удлиненных пленок в направлении макроскопической оси удлинения (рис. 1.27). [c.79]

При спонтанной люминесценции после возбуждения молекула сначала переходит на высокий возбужденный электронный уровень 82 а затем путем безызлучательного перехода — на более низкий возбужденный уровень 3 . Квант люминесценции высвечивается при переходе 8 -> 8 , поэтому его величина оказывается меньше, чем у поглощенного кванта. Спонтанная люминесценция наблюдается у паров, растворов сложных молекул, молекулярных кристаллов. [c.209]

Гораздо более современна и рациональна предложенная С. И. Вавиловым классификация, основанная на различии физических механизмов возбуждения (см. С. И. Вавилов, Сочинения, т. IV, статья Люминесценция , а также написанное им предисловие к книге П. Прингсгейма Флуоресценция и фосфоресценция , ИЛ, М., 1951). В этой классификации выделяются две основные группы явлений люминесценции спонтанная и рекомбинационная люминесценция. К первой группе относятся все те явления, в которых первичное действие возбуждающего агента состоит в возбуждении атома или молекулы до более высокого энергетического уровня, и свечение возникает при спонтанном переходе возбужденной молекулы в иное энергетическое состояние. В случаях рекомбинационного свечения первичное действие возбуждающего агента состоит в ионизации, отрыве электрона от того или иного центра люминесценции , и свечение связано с рекомбинацией электрона и ионизированного центра. Случаи свечения, связанного с вынужденными процессами перехода в метастабильное (в частности, триплетное) состояние или из этого состояния в другое Вавилов выделяет в особую, третью группу видов люминесценции. По моему мнению, целесообразнее всего было бы говорить в этих случаях о метастабильной или триплетной флуоресценции (предложенный П. Прпнгсгеймом термин длительная флуоресцен- [c.101]

Основное отличие флюоресценции от фосфоресценции состоит в том, что флюоресценция происходит в течение очень короткого промежутка времени ( 10" с), это быстрозатухающая (резонансная) люминесценция. Фосфоресценция — длительная (спонтанная) люминесценция — происходит в течение значительно большего промежутка времени. Вещество (обычно кристаллы или жидкости) может фосфоресцировать в течение нескольких секунд и даже часов после прекращения облучения. [c.54]

Возбужденные атомы или молекулы (активные частицы), возвращаясь в равновесное состояние, отдают в окружающую среду большую или меньшую часть полученной энергии возбуждения в виде излучения, испущенного ими самопроизвольно, спонтанно (люминесценция) оставшаяся часть энергии безызлучательно, в соударениях частиц, преобразуется в тепловую энергию системы. Однако, если в среде, содержащей активные частицы (активной среде), в течение времени жизни возбужденного состояния частиц распространяется световая волна, частота которой равна частоте излучательного перехода частиц из возбужденного состояния, эта волна стимулирует (вынуждает) возбужденные частицы испустить излучение. Световые волны, возникающие в процессе такого вынужденного исиускания, когерентны как между собой, так и со стимулирующей волной. Это значит, что частоты и фазы колебаний наиряженности электрического поля и состояния поляризации этих волн совпадают, а интенсивность суммарной волны возрастает в зависимости от числа активных частиц, принявших участие в процессе вынужденного испускания. Очень важно, что испускать когерентные волны могут частицы, разнесенные в среде на макроскопические расстояния друг от друга. Активная среда, таким образом, может занимать более или менее значительный объем, содержащий большое количество активных частиц, что и обеспечивает получение высоких интенсивностей лазерного излучения. [c.163]

Излучательное время жизни, вычисляемое по формулам (27)—(29), относится к спонтанному испусканию света и является обратной величиной вероятности (=1/тг) того, что молекула совершит нзлучательный переход из верхнего состояния п в нин<-нее состояние т в отсутствие излучения частоты V, соответствую-ш,ей разности энергий состояний п и т. В общем случае полная вероятность перехода равна сумме вероятности и величины и Впт, где V — плотность излучения частоты V, а величина В т постоянна для рассматриваемой системы. Свет, испускаемый во втором процессе, называют вынужденным (стимулированным) излучением, и его фаза совпадает с фазой внешнего вынуждающего света. Вероятность вынужденного испускания и Впуп совпадает с вероятностью и Втп обратного процесса, т. е. поглощения (согласно формуле Эйнштейна, Втп = пт = зЛ , /8л ftv ). Следовательно, если в любой системе заселенность основного состояния больше заселенности возбужденного, то суммарным результатом облучения светом частоты V будет поглощение света. Если каким-либо способом в возбужденном состоянии удастся получить большую заселенность, чем в основном, то облучение светом частоты V приведет к дополнительному, стимулированному этим светом испусканию излучения. На этом принципе основана работа лазера, подробное рассмотрение которого, однако, выходит за рамки данной книги. Вынужденное испускание легче всего получить в системах с узкой полосой люминесценции, и для его возбуждения требуются очень высокие интенсивности возбуждающего света. Ниже мы будем рассматривать такие системы, в которых вынужденным испусканием по разным причинам можно пренебречь и, следовательно, в которых соблюдается экспоненциальный закон спадания интенсивности флуоресценции, а времена жизни возбужденных состояний можно рассчитывать по уравнениям (27) —(29). [c.35]

Этим люминесценция отличается от вынужденного (индуцированного) излучения, получаемого в оптических квантовых генераторах (лазерах). Вынужденное излучение (ему также отвечает переход 3 на рис. 1) происходит под действием света, частота которого отвечает расстоянию между основным и воз-бужденнььм уровнями. Обычно такой свет вызывает преимущественно переход электронов в возбужденное состояние, т. е. поглощается. Но при создании так называемой инверсной заселенности , когда специальными мерами ( накачкой ) на возбужденный уровень переводится большая часть электронов (для этого время жизни их на таком уровне должно быть достаточно велико), вероятность обратного перехода под действием фотонов оказывается больше вероятности поглощения, и происходит одновременное испускание света всеми излучателями. Вследствие этого индуцированное излучение когерентно. Напротив, люминесценция является спонтанным некогерентным излучением. [c.6]

Определение С. И. Вавилова дополнено указанием на спонтанный характер дюмннесценции (см. [53]). Следует отметить, что С. И. Вавилов пользовался термином спонтанная люминесценция в более узком смысле, чтобы разграничить процессы, связанные с промежуточным переходом системы в метастабиль-ное состояние или состояние с разделенными зарядами, от процесса, изображенного на рис. 1, который он и называл спонтанной люминесценцией. [c.7]

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]

В отличие от индуцированного спонтанное излучение происходит во все стороны и для потока, распространяющегося в направлении I, может являться каналом потерь. Пренебрегая люминесценцией в направлении распространения, ослабление потока в двухуровневой среде mohiho представить как [c.20]

С вероятностью спонтанного перехода связан один из самых важных спектроскопических параметров — время жизни возбуллденного состояния, которое характеризует скорость затухания люминесценции после прекращения процесса возбуждения. Время жизни возбужденного состояния играет существенную роль в физике ОКГ но его величине судят о перспективности данной люминесцирующе среды для различных типов генераторов. [c.22]

Проанализируем в рамках рассматриваемой нами двухуровневой модели убыль числа возбужденных частиц вследствие люминесценции и рассмотрим связь люминесцентного времени жизни Тдюм возбужденного состояния 2 с другими квантовыми параметрами. Пусть в момент времени i = О, который соответствует времени прекращения возбуждения системы, засе.лепность возбужденного уровня равна N . Вследствие спонтанного перехода 2— 1 за период времени от I щ) I сИ на уровне 2 произойдет уменьшение числа частиц на величину — равную [c.22]

Отсюда ясно, что различные части белковой структуры участвуют в быстрых спонтанных движениях, отличающихся друг от друга по ряду параметров. Увидеть эти быстрые внутренние движения, измерить их характерные времена, определить места локализации в белковой глобуле стало возможным главным образом благодаря внедрению современных физических методов. Среди них решаюшую роль в исследовании динамики белка сыграли резонансные методы радиоспектроскопии (электронный парамагнитный, ядерный магнитный резонансы, ядерный гамма-резонанс), методы люминесценции, водородного обмена. Полная картина динамики [c.263]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология