Люминесценция сложных молекул

ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ СЛОЖНЫХ МОЛЕКУЛ [c.246]

С простейшим видом люминесценции — резонансным испусканием атомов — мы уже познакомились (см. 32.1). В настоящей главе более подробно остановимся на люминесценции сложных молекул, т. е. таких молекул, которые обладают сплошными (бесструктурными или диффузными) спектрами поглощения и йену- [c.246]

Универсальное соотношение между спектрами поглощения и люминесценции Степанова. Б. И. Степанов, исходя из самых общих термодинамических соображений, не учитывающих индивидуальных особенностей конкретных молекул, получил универсальное соотношение между их спектрами поглощения и люминесценции. При этом он базировался на представлении, что за время между актами поглощения и люминесценции (за время, меньшее, чем т) успевает установиться равновесное распределение возбужденного электронного состояния, определяемого температурой среды. В этих условиях распределение энергии в спектре люминесценции сложных молекул должно совпадать с распределением энергии в спектре теплового излучения тех же молекул, которое определяется законом Кирхгофа. Установленное на основе этих соображений универсальное соотношение Степанова имеет вид [c.177]

На рис. 40.21 схематически изображены энергетические уровни сложной молекулы ). Верхняя группа уровней относится к одному из возбужденных состояний электронов молекулы, нижняя — к основному состоянию электронов. Каждая из указанных групп содержит уровни, отвечающие различным состояниям колебаний ядер молекулы. Вследствие большого числа колебательных степеней свободы структуры верхней и нижней групп уровней чрезвычайно сложны, однако для достижения наших целей нет необходимости в их конкретизации. Существенно лишь то обстоятельство, что спектр люминесценции состоит из большого числа линий, соответствующих переходам молекулы с уровней верхней группы на уровни нижней, причем отдельные линии не разрешаются и в своей совокупности образуют непрерывный спектр люминесценции. Схематически это показано на нижней части рис. 40.21, где вертикальные отрезки отвечают боровским частотам переходов между индивидуальными уровнями, пунктирная кривая изображает контур [c.816]

Спонтанная люминесценция (рис. 34.1,6) отличается от резонансной флуоресценции тем, что после поглощения фотона молекула очень быстро (за время около с) безызлучательно переходит на уровень 3, с которого происходит излучение. Этот вид люминесценции характерен для сложных молекул в парах и растворах. Вынужденная люминесценция (рис. 34.1, в) характеризуется тем, что после поглощения кванта света молекула обычно безызлучательно попадает в состояние 4, которое имеет большее время жизни, чем время жизни возбужденного состояния 3. В результате внешнего воздействия она может попасть в состояние 3 и затем перейти в основное состояние 1 с испусканием фотона частоты vзl. В частности, если безызлучательный переход с уровня 4 на уровень 3 произошел за счет теплового движения молекул, то такая флуоресценция называется замедленной. [c.248]

Важной особенностью генерации сложных молекул является возможность перестройки частоты излучения в широких пределах. Область перестройки достаточно велика и совпадает с шириной полосы люминесценции, достигая иногда тысячи обратных сантиметров, что соответствует переходу от синей до красной области спектра. [c.294]

При спонтанной люминесценции (рис. 66, б) после возбуждения также осуществляется переход молекулы с уровня Ео на уровень Еь откуда молекула безызлучательным путем (волнистая стрелка) переходит на более низкий возбужденный уровень Ег, с которого она, излучая квант люминесценции, возвращается на исходный невозбужденный уровень Ео. Излучаемый квант оказывается меньше поглощенного кванта. Спонтанная люминесценция наблюдается в парах и растворах сложных молекул, а также у примесных центров твердых тел. При резонансной и спонтанной люминесценциях вероятность перехода молекулы из возбужденного состояния в нормальное определяется ее внутренними свойствами и практически не зависит от свойств окружающей среды, в частности от ее температуры. [c.170]

Рис, 67. Схема формирования полос поглощения (а) и люминесценции (б) сложных молекул [c.172]

Зеркальная симметрия спектров поглощения и люминесценции означает, что для данного вещества отношение квантовой излучательной способности к его поглощательной способности для симметричных частот — величина постоянная на протяжении всего спектра. Это указывает на тесную связь между процессами поглощения и испускания света в сложных молекулах. [c.198]

Из всего сказанного видно, что как строгое выполнение правила зеркальной симметрии спектров, так и отступления от него дают ценную информацию об оптических свойствах сложных молекул. Эти данные позволяют судить о строении колебательных уровней невозбужденного и возбужденного состояний молекул, делать заключение о их относительной заселенности и относительных значениях вероятностей поглощательных и излучательных переходов, а также определить значения частот электронных переходов в молекулах. Вместе с тем установление правила зеркальной симметрии и изучение условий его выполнимости заложили основы для создания общей теории связи между спектрами поглощения и люминесценции в молекулярных системах. [c.202]

Высказывается предположение [21], что в вязких и замороженных системах за время возбужденного состояния не устанавливается тепловое равновесие колебательной энергии вследствие резкого уменьшения вероятности обмена ее со средой. В сложных молекулах избыток (или недостаток) колебательной энергии, выделившейся в процессе возбуждения на отдельных степенях свободы, перераспределяется по всей системе за время порядка 10 13-ь10 с. Внутри молекулы устанавливается равновесие (средняя температура возбужденных молекул может отличаться от температуры среды), затем начинается процесс обмена колебательной энергии со средой. Можно допустить, что при низких температурах локальные нагревания сложных молекул сохраняются к моменту испускания. Однако для обычных растворов это предположение не согласуется с такими известными экспериментальными фактами, как независимость спектров и квантового выхода люминесценции от длины волны возбуждающего света. [c.51]

Рис. 1.3. а) Стоксова и антистоксова люминесценция при переходах между электронно-колебательными подуровнями молекул, б) Контур полос поглощения (1) и испускания (11) сложных молекул [c.24]

При умеренно малых температурах температурная зависимость энергетического выхода может быть обусловлена зависимостью вероятностей неоптических переходов от температуры, что, например, в сложных молекулах приводит к уменьшению энергетического выхода. Такого рода явления называются температурным тушением люминесценции. [c.28]

СТЕПАНОВА УНИВЕРСАЛЬНОЕ СООТНОШЕНИЕ — соотношение между спектрами поглощения и люминесценции сложных молекул, обобщающее раэл. спектра льно-энергетич. закономерности — правила [c.683]

На рис. 1.3,6 приведены типичные спектры поглощения и люминесценции сложных молекул. Линия приближённой симметрии спектров соответствует частоте г эл чисто электронного перехода. Опыт показы- [c.24]

Научные исследования Б. И. Степанова сосредоточены в области оптики и квантовой электроники. За работы в области молекулярной спектроскопии и разработку теории колебательных спектров многоатомных молекул Б. И. Степанов удостоен в 1950 г. Государственной премии СССР. В 1972 г. Б. И. Степанов удостоен такой же премии за создание оптических квантовых генераторов нового типа — лазеров на красителях с перестраиваемой частотой излучения. В 1976 г. Б. И. Степанову присуждена Государственная премия БССР за разработку методов расчета твердотельных оптических квантовых генераторов. За работы в области люминесценции сложных молекул Президиум АН СССР присудил Б. И. Степанову Золотую медаль им. С. И. Вавилова. Сегедский университет (Венгрия) избрал Б. И. Степанова Почетным доктором университета. [c.3]

Причиной концентрационного тушения люминесценции, как показывают проведенные многочисленные исследования, является образование в концентрированных растворах ассоциатов, состоящих из двух или более молекул люминесцентного вещества. Эти сложные соединения (ассоциаты), поглощая световую энергию, не лю-мииесцируют происходит так называемое тушение (внутреннее) вследствие неактивного поглощения энергии. Увеличение концентрации раствора приводит к соответствующему увеличению числа не активных к люминесценции комплексов и потому к концентрационному тушению люминесценции. Действие неактивных комплексов усиливается еще и тем, что из-за перекрывания их спектра поглощения спектром люминесценции неассоциированных молекул происходит также неактивное поглощение свечения люминесци-рующих молекул. Такое перекрывание спектров поглощения и испускания, а также увеличение концентрации раствора создают благоприятное условие для миграции (переноса) энергии возбужденных молекул к неактивным комплексам путем резонансного взаимодействия между ними. [c.373]

Используемые в лазерах молекулы органических красителей (полиметиновых, ксантеновых, кумариновых и др.) относятся к классу сложных молекул, т. е. их спектры поглощения и люминесценции представляют собой широкие полосы (см. 34.3). Известно, что большая ширина полос сложных молекул связана с колебательной структурой электронных уровней. Колебательные уровни расположены очень густо, образуя сплошные зоны (рис. 35.19). Они объединяются в две системы одна [c.292]

В качестве еще одного примера рассмотрим спектры поглощения и люминесценции молекулы красителя родамина 6G. Молекулярные оптические спектры обусловлены значительно более сложной картиной переходов, нежели спектры атомов или ионов. В этом случае начальное и конечное состояния представляют собой не отдельные электронные уровни, а совокупности колебательных и вращательных уровней, каждая из которых соответствует определенному электронному состоянию молекулы. Чем сложнее молекула, тем богаче указанная совокупность колебательно-вращательных состояний, тем плотнее расположены уровни в этой совокупности. Все это объясняет, почему спектры поглощения н люминесценции молекул красителей обычно не обнаруживают тонкой структуры и характеризуются большой шириной (порядка 0,1 мкм). Вид этих спектров для молекулы родамина 6G приведен на рис. 8.5, а (1—спектр поглощения, 2 — спектр люминесценции). Рисунок хорошо ИЛЛЮСТ- fy 1 [c.193]

ФОСФОРЕСЦЕНЦИЯ — люминесценция, продолжающаяся значительное время после прекращения ее возбуждения ФОТО ДЕЛЕНИЕ — деление атомного ядра гамма-квантами ФОТОДИССОЦИАЦИЯ—разложение под действием света сложных молекул на более простые ФОТОИОНИЗАЦИЯ — процесс ионизации атомов и молекул газов под действием электромагнитного излучения ФОТОКАТОД — холодный катод фотоэлектронных приборов, испускающий в вакуум электроны под действием оптического излучения ФОТОЛИЗ— разложение под действием света твердых, жидких и газообразных веществ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ—люминесценция, возникающая под действием света ФОТОМЕТРИЯ— раздел физической оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия с веществом ФОТОПРОВОДИМОСТЬ изменение электрической проводимости полупроводника под действием света ФОТОРЕЗИСТОР — полупроводниковый фотоэлемент, изменяющий свою электрическую проводимость под действием электромагнитного излучения ФОТОРОЖ-ДБНИЕ — процесс образования частиц на атомных ядрах и нуклонах под действием гамма-квантов высокой энергии ФОТОУПРУГОСТЬ — возникновение оптической анизотропии и связанного с ней двойного лучепреломления в первоначально оптически изотропных телах при их деформации [c.293]

П. л. изотропных растворов сложных молекул также описывается с помощью осцилляторных моделей. Этог, вид П. л. особенно разносторонне исследован. Люминесценция растворов может быть поляризована не только при возбуждении линейно поляризованным светом (сте- пень поляризации р), но и при возбуждении естест- венным, неполяризованным светом и наблюдении люми- ) несценции в направлении, перпендикулярном лучу воз- ( буждения ), причём (2 — Осциллятор- [c.68]

С. у. с. справедливо для всех систем, в к-рых распределение по колебат. подуровням возбуждённого электронного уровня не зависит от способа возбуждения (в т. ч. и от частоты возбуждающего света). В системе, кроме того, должны отсутствовать примеси, поглощающие энергию возбуждения, во ве люмнвес-цнрующие. С. у. с. экспериментально подтверждено для ЫН. сложных молекул в растворах и парах, а также для атомов, взанмоцействие к-рых со средой отражается на форме контуров их линий поглощения и испускания. При этом положение максимума линии (или полосы) люминесценции никогда строго не совпадает с положением максимума линии (или полосы) поглощения, всегда несколько смещено от него в ДВ-область и имеет иную форму. [c.683]

Использование условия гауссовости спектров. Для некоторых соединений (центры люминесценции в кристал-лофосфорах, сложные молекулы с узкими спектральными полосами) контуры полос поглощения и испускания можно аппроксимировать гауссовыми кривыми (рис. 29) [c.63]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...