Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта

В 1905г. А.Эйнштейном было доказано, что явление фотоэффекта можно объяснить на основе продложенной им квантовой теории фотоэффекта. Свет частотой испускается и распространяется в пространстве и поглощается в-вом отдельными квантами, энергия которых

. Распространение света можно рассматривать как поток локализованных в пространстве дискретных световых квантов, джижущихся со скоростью распространиения свето в вакууме. Эти кванты было предложено назвать фотонами.

Каждый квант, по Эйнштейну, поглощается одним электроном. Потому число выделенных фотоэлектронов должно быть пропорционально интенсивности света (первый закон фотоэффекта).

взлетевшему фотоэлектрону кинетической энергии:

Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта:

70. Люминесценция. Примерами люминесцентного излучения может служить свечение тел при облучении УФ, рентгеновским, гамма-излучением. В-ва, способные светиться под действием различного рода возбуждений называются люминофорами. Люминесценция - неравновесное излучение, избыточное при данной температуре над тепловым излучением тела, и имеющее длительность, большую периода световых колебаний. Длительность излучения, по которой свечение можно отнести к люминесцентному, приблизительно равна с. Признак длительности свечения дает возможность отличить люминесценцию от других неравновесных процессов. В зависимости от способов возбуждения различают: фотолюминесценцию (под действием света), рентгенолюминисценцию (под действием рентгеновского излучения), катодолюминисценцию (под действием электронов), электролюминесценцию (под действием эл. поля), радиолюминисценцию (при возбуждении гамма-излучением, нейтронами, протонами), хемилюминис-ценцию (при хим. превращениях), биолюминисцен-цию (при хим. реакциях биол. объектов). По длительности свечения различают флуоресценцию ( с) и фос-форесценцию - свечение, продолжающееся заметный про-межуток времени после прекращения возбуждения. Д. Стокс в 1852 г. сформулировал правило: длина волны люминесцентного излучения всегда больше длины волны света, возбудившего его (рис.20. 3). Согласно квантовой теории, правило Стокса означает, что энергия падаю-щего фотона частично расходуется на какие-то неоптичес-кие процессы, т.е. . Основной энерг. хар-кой люминесценции является энергетический выход - отношение энергии, излученной люминофором при полном высвечивании, к энергии, поглощенной им. Величина энергетического выхода колеблется в широких пределах: максимальное ее значение около 80%. На примере кристаллофосфоров (кристаллы с чужеродными примесями) рассмотрим механизмы возникновения люминесценции с точки зрения зонной теории. спектр поглощения спектр

(возбуждения) люминесценции Рис. 20.3. Между

валентной зоной и зоной проводимости кристаллофосфора располагаются примесные уровни активатора (рис.20. 4.). При поглощении атомом активатора фотона с энергией электрон с примесного уровня переводится в зону проводимости, свободно перемещается по кристаллу до тех пор, пока не встретится с ионом активатора и не рекомбинирует с ним, перейдя вновь на примесный уровень. Рекомбинация сопровождается выделением кванта люминесцентного свечения. Время высвечивания люминофора определяется временем жизни возбужденного состояния активатора, которое обычно менее одной миллионной секунды. Для возникновения

Рис.20.4 Рис.20.5 длительного свечения (фосфоресценции) кристаллофосфордожен содержать также центры захвата, или ловушки для электронов, представляющие собой незаполненные уровни (напр, ), лежащие вблизи дна зоны проводимости (рис. 20. 5). Они могут быть образованы атомами примесей, атомами в междоузлиях и т.д. Под действием света атомы активатора возбуждаются, т.е. электроны с примесного уровня переходят в зону проводимости и становятся свободными. Однако они захватываются ловушками, в результате чего теряют свою подвижность, а, следовательно, способность рекомбинировать с ионом активатора. Освобожденный из ловушки электрон попадает в зону проводимости и движется по кристаллу до тех пор, пока он снова не будет захвачен ловушкой или не рекомбинирует с ионом активатора. В последнем случае возникает квант люминесцентного излучения. Длительность процессов определяется временем пребывания электронов в ловушках. Интересно отметить, что в биологических системах хемилюминисценция возникает, например, при рекомбинации перекисных свободных радикалов липидов: Люминесцентный анализ широко применяется в практике- это метод определения состава в-ва по хар-му его свечению. Являясь очень чувствительным г/см³, данный метод используется при точнейших исследованиях в биологии, медицине, пищевой промышленности и т.д.

Дата добавления: 2017-01-14