Pendaran: jenis, métode, jeung aplikasi. Thermally dirangsang pendaran - naon ieu?

Pendaran - teh émisi cahaya ku bahan nu tangtu dina kaayaan rélatif tiis. Ieu beda jeung radiasi tina awak Pijer, kayaning ngaduruk kai atawa batubara, hiji beusi molten sarta kawat dipanaskeun ku hiji arus listrik. émisi pendaran watekna:

• di neon jeung fluoresensi lampu, televise, layar radar jeung fluoroscopes;
• dina zat organik kayaning luminol atanapi luciferin di fireflies;
• dina pigmén tangtu dipaké dina iklan outdoor;
• kalawan kilat jeung kabita.

Dina sagala fenomena ieu émisi lampu teu disababkeun ku Élmu sarta Téknik bahan di luhur suhu kamar, jadi mangka disebut lampu tiis. Nilai praktis tina bahan luminescent nyaeta pangabisa maranéhna pikeun transformasi wujud halimunan énergi kana lampu ditingali.

Sumber na prosés

fenomena pendaran lumangsung salaku hasil tina bahan nyerep énergi, contona, ti sumber ultraviolet atanapi sinar-X, balok éléktron, réaksi kimiawi, jeung saterusna. d. Ieu ngakibatkeun atom zat ka kaayaan gumbira. Kusabab éta teu stabil, anu mulih bahan pikeun kaayaan aslina, sarta énergi diserep dileupaskeun sakumaha lampu jeung / atawa panas. Prosésna ngalibatkeun mung éléktron luar. efisiensi pendaran gumantung kana darajat konversi energi éksitasi kana lampu. Jumlah materi anu miboga kinerja kacukupan keur pamakéan praktis, relatif leutik.

Pendaran na incandescence

pendaran éksitasi henteu patali jeung éksitasi atom. Lamun bahan panas ngawitan glow salaku hasil tina bulbs, atom disebut dina kaayaan bungah. Sanajan aranjeunna ngageter malah dina suhu kamar, geus cukup yén radiasi lumangsung di wewengkon spéktral infra red jauh. Kalayan ngaronjatna suhu shifts frékuénsi radiasi éléktromagnétik di wewengkon ditingali. Di sisi séjén, dina suhu nu kacida luhurna nu dihasilkeun, contona, dina tabung shock, collisions atom tiasa jadi kuat yén éléktron dipisahkeun ti aranjeunna sarta recombine, emitting lampu. Dina hal ieu, pendaran na Pijer jadi ngalelep teu bisa dibédakeun.

pigmén fluoresensi na dyes,

pigmén konvensional sarta dyes boga warna sakumaha maranéhna ngeunteung yen bagian tina spéktrum nu lawanna diserep. Hiji bagian leutik tina énergi ieu dirobah jadi panas, tapi hiji émisi signifikan lumangsung. Lamun kitu, pigmén fluoresensi absorbs lampu dina lingkup hiji aréa nu tangtu, bisa emit foton, béda ti réfléksi. Ieu lumangsung salaku hasil tina prosés dina ngalelep atanapi pigmén molekul, ku nu sinar ultraviolet bisa dirobah jadi katingali, contona, lampu bulao. métode pendaran misalna dipaké dina iklan outdoor sarta di cuci powders. Dina kasus dimungkinkeun, anu "clarifier" tetep dina jaringan teu ngan ngeunteung kana bodas, tapi oge pikeun ngarobah radiasi sinar ultraviolét kana bulao, konéng tina nahan na enhancing whiteness.

studi mimiti

Sanajan kilat kabita na glow kusam of fireflies jeung fungi sok geus dipikawanoh pikeun umat manusa, anu ngulik pendaran munggaran dimimitian ku matérial sintétis, nalika Vincenzo Kaskariolo alchemist na Shoemaker of Bologna (Italia), dina 1603 g. Campuran dipanaskeun of barium sulfat (barite di formulir teh, spar beurat) kalawan batubara. Powder diala sanggeus cooling, wengi pendaran biru dipancarkeun, sarta Kaskariolo noticed nu bisa disimpen ku subjecting powder mun cahya panonpoé. zat ieu ngaranna "lapis solaris" atanapi sunstone, sabab alkémis ngaharepkeun yén éta téh bisa giliran logam basa kana emas, simbol éta tina nu panonpoé. Afterglow geus ngabalukarkeun kapentingan loba élmuwan ti periode, bahan mere jeung ngaran séjén, kaasup "fosfor", anu hartina "pamawa lampu".

Dinten nami "fosfor" geus dipaké ngan pikeun unsur kimia, sedengkeun bahan microcrystalline luminescent disebut phosphor a. "Fosfor" Kaskariolo, katingalina, éta sulfida barium. Kahiji phosphor sadia komersil (1870) jadi "cet Balmain" - solusi kalsium sulfida. Dina taun 1866, ieu digambarkeun dina kahiji phosphor stabil séng sulfida of - salah sahiji pangpentingna dina téhnologi modéren.

Salah sahiji studi ilmiah munggaran tina pendaran nu geus manifested di rotting kai atawa daging jeung fireflies, ieu lumangsung dina 1672 ku élmuwan Inggris Robert Boyle, anu, sanajan manehna teu nyaho ngeunaan asal biokimiawi lampu ieu, acan diatur sababaraha sipat dasar sistem bioluminescent:

• Glow tiis;
• eta bisa diteken ku agen kimia kayaning alkohol, asam hidroklorat jeung amonia;
• Radiasi merlukeun akses ka hawa.

Dina taun 1885-1887, éta ieu katalungtik yén extracts atah ti fireflies West India (pyrophorus) jeung kerang Foladi nalika dicampurkeun lampu ngahasilkeun.

Bahan chemiluminescent mimiti efektif éta senyawa sintétik nonbiological kayaning luminol, kapanggih dina taun 1928 taun.

Chemi- na bioluminescence

Kalolobaan énérgi nu dileupaskeun dina réaksi kimiawi, utamana réaksi oksidasi, boga formulir panas. Dina sababaraha réaksi, tapi nyangkokkeun dipaké pikeun ngagumbirakeun éléktron nepi ka tingkat luhur, sarta dina molekul fluoresensi méméh chemiluminescence (Cl). Studi némbongkeun yén Cl mangrupakeun fenomena universal, tapi inténsitas pendaran téh jadi leutik nu merlukeun pamakéan detéktor sensitip. , Aya kitu sababaraha sanyawaan nu némbongkeun vivid Cl. Pangalusna dipikawanoh tina ieu mangrupa luminol, nu kana oksidasi jeung hidrogén péroxida bisa ngahasilkeun hiji lampu bulao atawa bulao-héjo kuat. kaunggulan sejenna Cl-zat - sarta lofin lucigenin. Sanajan Cl kacaangan maranéhanana, teu sakabéh éta nu mujarab di jalan ngarobah énérgi kimia kana lampu, nyaéta. K. ti 1% tina molekul emit lampu Kurang. Dina taun 1960-an eta ieu kapanggih yén éster tina asam oksalat, dioksidasi dina pangleyur anhidrat ku ayana sanyawa aromatik kacida fluoresensi emit lampu caang kalawan kekecapan 23%.

Bioluminescence mangrupakeun tipe husus tina chemiluminescence dikatalisan ku énzim. Kaluaran pendaran réaksi ieu bisa ngahontal 100%, nu hartina masing-masing molekul luciferin réaktan asup emitting kaayaan. Kabéh dipikawanoh kiwari réaksi bioluminescent dikatalisan réaksi oksidasi kajadian dina ayana hawa.

pendaran dirangsang thermally

Thermoluminescence hartina euweuh radiasi termal tapi strengthening bahan émisi lampu, éléktron nu gumbira ku panas. Thermally dirangsang pendaran dititénan dina sababaraha mineral jeung utamana dina phosphors kristal sanggeus aranjeunna geus gumbira ku lampu.

photoluminescence

Photoluminescence nu lumangsung dina peta kajadian radiasi éléktromagnétik dina materi, bisa dijieun dina lingkup lampu ditingali ngaliwatan ultraviolet keur x-ray sarta radiasi gamma. Dina pendaran, ngainduksi ku foton, panjang gelombang cahaya dipancarkeun sacara umum sarua atawa leuwih gede ti panjang gelombang ti seru (m. E. Sarua jeung atanapi kirang kakuatan). bédana ieu gelombang disababkeun ku transformasi énergi asup kana vibrations atom atawa ion. Kadang-kadang, ku sinar laser intensif, lampu dipancarkeun bisa boga panjang gelombang pondok.

Kanyataan yen PL bisa gumbira ku radiasi sinar ultraviolét, kapanggih ku fisikawan Jerman Johann Ritter dina 1801, anjeunna noticed yén phosphors glow brightly di wewengkon halimunan sahiji bagian ungu spéktrum, sahingga dibuka radiasi UV. Konversi UV kana lampu ditingali nyaéta ngeunaan pentingna praktis hébat.

Gamma jeung x-sinar ngagumbirakeun phosphors, sarta bahan kristalin séjén kana kaayaan pendaran ku prosés ionisasi dituturkeun ku rékombinasi éléktron jeung ion, whereby pendaran lumangsung. Pamakéan éta aya dina fluoroscopy dipaké dina radiology, sarta counters scintillation. Catetan panungtungan sarta ngukur radiasi gamma diarahkeun dina disc coated ku phosphor, nu aya dina kontak optik kalayan beungeut photomultiplier nu.

triboluminescence

Lamun kristal tina sababaraha zat, kayaning gula, ditumbuk, narik ditingali. Sami nu ditempo dina loba zat organik jeung anorganik. Kabéh jenis ieu tina pendaran dihasilkeun ku biaya listrik positif jeung negatif. Anyar dihasilkeun surfaces separation mékanis dina prosés kristalisasi. émisi lampu lajeng lumangsung ku discharging - boh langsung antara moieties tina molekul, boh ngaliwatan éksitasi tina pendaran tina atmosfir deukeut beungeut dipisahkeun.

electroluminescence

Salaku thermoluminescence, electroluminescence (el), istilah anu ngawengku rupa-rupa fitur pendaran umum nu geus lampu anu dipancarkeun nalika hiji ngurangan listrik di gas, cair jeung bahan padet. Dina 1752 Bendzhamin Franklin ngadegkeun pendaran of ngurangan listrik kilat-ngainduksi ngaliwatan atmosfir. Dina 1860, dina lampu ngurangan munggaran nunjukkeun di Royal Society of London. Manehna ngahasilkeun cahaya bodas caang ku ngurangan tegangan tinggi ngaliwatan karbon dioksida di tekanan low. lampu fluoresensi modern anu dumasar kana kombinasi electroluminescence na photoluminescence raksa atom gumbira ku lampu ngurangan listrik, anu radiasi sinar ultraviolét dipancarkeun ku aranjeunna geus dirobah jadi lampu ditingali via phosphor nu.

El observasi di éléktroda salila éléktrolisis alatan rékombinasi ion (sahingga jenis chemiluminescence). Dina pangaruh médan listrik dina lapisan ipis émisi sulfida luminescent séng cahaya lumangsung, nu ieu disebut ogé electroluminescence.

A angka nu gede ngarupakeun bahan emits pendaran dina pangaruh éléktron gancangan - inten, Ruby, fosfor kristal jeung kompleks uyah platinum tangtu. aplikasi kahiji praktis cathodoluminescence - Oscilloscope (1897). layar sarupa maké ningkat phosphors kristalin nu dipaké di televise, radars, oscilloscopes na mikroskop éléktron.

tina radio

elemen radioaktif tiasa emit partikel alfa (hélium inti), éléktron sarta sinar gamma (a radiasi éléktromagnétik tinggi-énergi). Radiasi pendaran - a glow gumbira ku zat radioaktif. Nalika alfa partikel bombard kristalin phosphor, ditingali di handapeun mikroskop surem leutik. Prinsip ieu ngagunakeun fisikawan Inggris Ernest Rutherford, ngabuktikeun yén atom ngabogaan inti sentral. cet timer luminous dipaké pikeun nyirian arloji na parabot lianna keur dumasar kana RL. Maranéhanana diwangun ti phosphor jeung zat radioaktif, contona tritium atanapi radium. Impressive pendaran alam - teh kabita borealis: prosés radioaktif dina panonpoé emit kana spasi beurat badag éléktron jeung ion. Nalika aranjeunna kaanggo Bumi, médan geomagnetic na ngarahkeun aranjeunna ka kutub. Prosés Gas-ngurangan di lapisan luhur atmosfir sarta nyieun hiji Parakan kawentar.

Pendaran: fisika proses nu

Émisi cahaya ditingali (ie. E. Jeung panjang gelombang antara 690 nm jeung 400 nm) éksitasi merlukeun énérgi, anu ditangtukeun dina hukum Einstein sahenteuna. Énergi (E) sarua jeung konstanta Planck (h), dikali frékuénsi lampu (ν) atanapi speed na dina vakum (c), dibagi ku panjang gelombang (λ): E = hν = HC / λ.

Ku kituna, énergi nu dipikabutuh pikeun éksitasi nu Bulan ti 40 kilocalories (pikeun beureum) jeung 60 kcal (pikeun konéng), sarta 80 kalori (nepi ka wungu) per mol zat. Cara séjén tina keu énérgi - dina volt éléktron (1 EV = 1,6 × 10 ^-12 erg) - ti 1,8 nepi 3.1 EV.

Énergi éksitasi ditransferkeun ka éléktron jawab nu pendaran nu luncat tina tingkat taneuh na ka hiji leuwih luhur. kaayaan ieu téh ditangtukeun ku hukum mékanika kuantum. Rupa-rupa mékanisme of éksitasi gumantung kana naha éta lumangsung dina atom tunggal jeung molekul, atanapi di kombinasi molekul dina kristal nu. Éta nu ngagagas ku aksi partikel gancangan, kayaning éléktron, ion positif atanapi foton.

Mindeng, énergi éksitasi nyaeta nyata leuwih luhur ti diperlukeun pikeun ngangkat hiji éléktron kana radiasi. Contona, phosphor pendaran layar televisi kristal, éléktron katoda dihasilkeun kalawan énergi mean 25,000 volt. Tapi, warna lampu fluoresensi téh ampir bebas tina énergi partikel. Hal ieu dipangaruhan ku tingkat tina kaayaan gumbira tina puseur énergi kristal.

lampu fluoresensi

Partikel, alatan nu pendaran lumangsung - ieu éléktron luar atom atawa molekul. Dina lampu fluoresensi, kayaning atom raksa ieu disetir dina pangaruh énergi 6.7 EV atawa leuwih, ngangkat salah sahiji dua éléktron luar ka tingkat luhur. Sanggeus na balik ka kaayaan taneuh bédana énergina ieu dipancarkeun sakumaha sinar ultraviolet mibanda panjang gelombang 185 nm. Transisi antara basa jeung tingkat séjén ngahasilkeun radiasi sinar ultraviolét dina 254 nm, anu dina gilirannana, bisa ngagumbirakeun generating phosphor séjén lampu ditingali.

Radiasi ieu utamana sengit di uap raksa tekanan low (10 ^-5 atmosfir) dipaké dina lampu ngurangan gas tina tekanan low. Kituna ngeunaan 60% énérgi éléktron dirobah jadi hiji lampu UV monochromatic.

Dina tekanan tinggi, frékuénsi naek. Spéktra euweuh diwangun ku hiji garis spéktral of 254 nm, jeung énergi radiasi anu disebarkeun ti garis spéktral pakait jeung tingkat éléktronik béda: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 sarta 578 nm. tekanan tinggi lampu raksa digunakeun pikeun katerangan, ti 405-546 nm lampu bulao-héjo ditingali, bari transforming bagian tina radiasi di lampu beureum maké phosphor minangka hasilna robah bodas.

Nalika molekul gas nu bungah, spéktra pendaran maranéhanana némbongkeun pita lega; teu wungkul éléktron diangkat ka tingkat énergi anu leuwih luhur tapi gerak vibrational na rotational bungah sakaligus tina atom dina kuma. Ieu alatan énergi vibrational na rotational sahiji molekul nu 10 ^-2 na 10 ^-4 tina énergi transisi, nu nambahan nepi ka nangtukeun hiji pluralitas komponén panjang gelombang rada beda tina hiji band tunggal. Molekul badag boga sababaraha strips tindih, hiji keur unggal tipe transisi. molekul radiasi dina leyuran advantageously ribbonlike anu disababkeun ku interaksi sababaraha kawilang gede molekul bungah jeung molekul pangleyur. Dina molekul, saperti dina atom aub dina pendaran éléktron luar orbital molekul.

Fluorescence na phosphorescence

istilah ieu bisa dibédakeun teu ukur dumasar kana lilana pendaran, tapi ogé ku metoda na produksi. Nalika hiji éléktron anu gumbira ka kaayaan Momon jeung ulayat therein 10 ^-8 s, ti mana eta bisa kalayan gampang balik deui ka taneuh, zat emits énergi salaku fluorescence. Salila mangsa transisi, spin nu teu robah. Dasar sarta bungah nagara boga multiplicity sarupa.

Éléktron, kumaha oge, bisa diangkat ka tingkat énergi anu leuwih luhur (disebut "hiji kaayaan triplet bungah") kalayan perlakuan deui-Na. Dina mékanika kuantum, anu transisi tina kaayaan triplet ka Momon nu dilarang, sarta ku kituna, waktu hirup maranéhna leuwih. Ku alatan éta, pendaran dina hal ieu leuwih istilah panjang: aya phosphorescence.