Законы люминесценции

1. Закон Стокса. Длина волны люминесценции больше длины волны возбуждающего излучения: λ_люм ≥ λ_возб. Содержание закона Стокса было раскрыто Эйнштейном - часть энергии возбуждающего излучения трансформируется во внутреннюю энергию люминесцирующего тела. Нарушение закона Стокса указывает на возможность обратного перехода внутренней (тепловой) энергии тела в энергию излучения люминесценции. В этом энергетический смысл закона Стокса (Эйнштейн это показал с позиций квантовой теории).

2. Правило Ломмеля. Полоса излучения люминесценции в целом, а также максимум интенсивности в ней должны быть всегда смещены в красную сторону спектра по отношению к полосе поглощения и её максимуму. В отличие от закона Стокса правило Ломмеля относится не к отдельному элементарному акту, а к излучению в целом.

3. Два положения С.И. Вавилова определяют современную формулировку закона спектрального преобразования света в процессе люминесценции:

а). Энергетический выход люминесценции не может превышать1: η_эн ≤ 1;

б). При антистоксовом возбуждении, т.е. при ν_возб <_люм , где _люм - среднее значение в полосе излучения, η_эн должен убывать с возрастанием _люм - ν_возб и тем быстрее, чем ниже температура тела.

4. Правило зеркальной симметрии спектров поглощения и люминесценции Лёвшина. Лёвшин установил закономерность - нормированные (к одному максимуму) спектры поглощения и люминесценции в функции ν, зеркально симметричны относительно прямой, перпендикулярной оси частот при прохождении этой прямой через точку пересечения кривых обоих спектров. Это правило хорошо соблюдается для люминесценции жидкостей.

Доказательство Л.Д. Ландау по п.3 а): η_эн < 1, т.к. энтропия монохроматического излучения равна 0, поэтому изменение энтропии при трансформации монохроматического излучения одной частоты в монохроматический свет другой частоты состоит лишь в изменении энтропии люминофора: ds = dQ/dt = (J_погл + J_люм)/T, где J_погл- интенсивность поглощённого света, J_люм - интенсивность излучения люминесценции. Так как ds ≥ 0, то η_эн = J_люм / J_погл ≤ 1. Таким образом, закон Вавилова следует непосредственно из общих положений термодинамики.

С.И. Вавилов также раскрыл спектральную зависимость выхода люминесценции: η_эн ~ λ_возб (с возрастанием λ_возб η_эн↑).

Для характеристических люминофоров справедлив закон Вавилова, сформулированный для фотолюминесценции растворов: квантовый выход люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего света.

Дата добавления: 2014-01-06