Люминесценция и электронные спектры поглощения

Данное пособие создано преподавателями кафедры оптики физического факультета МГУ и обобщает многолетний опыт работы специального оптического практикума и лаборатории по специальности. В нем описаны 19 задач в области эмиссионного спектрального анализа, атомной спектроскопии, колебательных спектров (комбинационного рассеяния, ИК-спектроскопии), люминесценции и электронных спектров поглощения, оптических методов диагностики плазмы и оптических квантовых генераторов. Все шесть глав содержат сведения, представляющие краткий обзор основных понятий и теоретических сведений по соответствующему разделу спектроскопии, необходимых студенту для выполнения задач практикума. Каждая задача в свою очередь состоит из теоретической части и описания нескольких упражнений, на выполнение которых требуется от 9 до 36 часов. Конкретная программа работы студента определяется преподавателем. Пособие завершается приложением, где приведены основные табличные данные, используемые при обработке полученных экспериментальных результатов. [c.4]

ГЛАВА 4. ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ И ЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ [c.168]

Важнейшими характеристиками люминесцирующих веществ являются их электронные спектры поглощения и люминесценции. [c.171]

Под электронным спектром поглощения понимают совокупность показателей поглощения (см. введение к гл. 3), характеризующих поглощательную способность вещества по отношению к лучам видимого и ультрафиолетового диапазона частот. Спектром люминесценции называют функцию распределения излучаемой веществом энергии по частотам или длинам волн. [c.172]

ЗАДАЧА 12. ВЛИЯНИЕ АССОЦИАЦИИ МОЛЕКУЛ КРАСИТЕЛЕЙ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИОННОЕ ТУШЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ИХ РАСТВОРОВ [c.208]

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. 75, а изображены колебательные уровни возбужденного и невозбужденного электронных состояний молекулы для случая, когда они построены одинаково и расположены на равном расстоянии друг от друга. Обе системы уровней (б) также построены одинаково. Однако расстояние между ними постепенно уменьшается по мере увеличения номеров соответствующих колебательных уровней. Наконец, рассмотрен случай (в), когда верхняя и нижняя системы колебательных уровней построены различно (число уровней и расстояний между ними в разных электронных состояниях неодинаковы). Внизу каждого из этих рисунков приведены схемы возникающих спектров поглощения и люминесценции. [c.199]

Существенное значение имеет частота линий зеркальной симметрии vo. Из рис. 75 видно, что частоте vo соответствуют поглощательные и излучательные переходы, происходящие между самыми нижними колебательными уровнями невозбужденного и возбужденного электронных состояний исследуемых молекул (переход 0"->0 в поглощении и переход О - О" в излучении). Значения частот этих прямых и обратных переходов одинаковы и равны частоте vo. Следовательно, представляет собой частоту чисто электронного перехода, определяющую расстояние между самыми нижними колебательными уровнями невозбужденного и возбужденного состояний молекулы. Таким образом, при строгом выполнении правила зеркальной симметрии спектров поглощения и люминесценции частота чисто электронного перехода определяется автоматически, по частоте линии симметрии (точки пересечения) обоих спектров. Однако существенно, в каких координатах следует строить исследуемые спектры поглощения и люминесценции. [c.201]

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]

Исследование спектров поглощения и излучения, а также длительности и поляризации люминесценции ряда фторидов позволило определенные спектральные полосы излучения приписать р2-центрам, т. е. парам электронов, локализовавшимся в соседних анионных узлах. [c.70]

Различают два класса твердотельных люминофоров а) материалы, в которых люминесценция не связана с попаданием электронов в зону проводимости (в этом случае электрон и дырка, возникшие одновременно при поглощении светового кванта, рекомбинируют друг с другом), и б) фотопроводники, в которых после поглощения возбуждающего кванта света электрон попадает в зону проводимости (при этом отсутствует парная корреляция между электронами и дырками, возникшими одновременно). Металлы не люминесцируют, поскольку не имеют дискретного электронного спектра. [c.55]

Итак, в общем случае переходы в поглощении и испускании происходят между различными парами электронных уровней и потому должны характеризоваться разными частотами и чисто электронного перехода. Возникает вопрос о способах определения этих величин для спектров, лишенных колебательной структуры. Кроме того, существует довольно большое число веществ, у которых по тем или иным причинам люминесценция вообще не наблюдается. Для этих соединений необходимо определять (точнее, v J только по спектру поглощения. Последняя задача, очевидно, является частным случаем задачи об определении частот и у у по спектрам поглощения и испускания для систем с 4-уровневой схемой. [c.9]

Глава 4. Люминесценция и электронные спектры поглощения— докт. физ.-матем. наук. проф. Л. В. Левшин (введение и задачи 11 — 12), канд. физ.-матем. наук ст. препод. Б. Д. Рыжиков (задача 10) и канд. физ.-матем. наук ст. научн. сотр. В. В. Михайлин (задача 13) [c.4]

На рис. 67 поглощение световых квантов различной величины обозначено стрелками, идущими снизу вверх, а излучение квантов люминесценции стрелками, направленными вниз. При этом длины стрелок пропорциональны величине энергии поглощенных или излученных квантов /IV, т. е. пропорциональны частотам соответст вующих линий в электронных спектрах поглощения и люминесцен ции. В этом случае, стрелки между нижними колебательными уровнями О" и О электронных состояний I и II соответствуют чисто электронному переходу, а их длина пропорциональна частоте чисто электронного перехода Гэл- Из рис. 67 видно, что разности частот линий поглощения дают расстояния между колебательными уровнями возбужденного электронного состояния // о строении невозбужденного электронного состояния / можно судить по разностям частот линий излучения. [c.172]

Сильное тушение люминесценции обычно наблюдается при увеличении концентрации раствора. Одновременно происходят уменьшение т и деформации электронного спектра поглощения молекул растворенного вещества. Концентрационное тушение является обратимым процессом — выход свечения полностью восстанавливается при обратном разведении концентрированного раствора. Оно связано с возникновением ассоциированных молекул в концентрированных растворах. При увеличении концентрации происходит сближение молекул и их ассоциация. Как правило, ассоци- [c.180]

На одном графике постройте спектр поглощения (в координатах йу/т от V) и спектр люминесценции (в координатах /v/v от V) родамина 6Ж, нормировав при этом спектр люминесценции по максимуму спектра поглощения красителяПо точке пересечения обоих спектров определите значение частоты его чисто электронного перехода vo. [c.207]

Электронные спектры поглощения молекул лежат в ультрафиолетовой или видимой области снектра, поэтому оптическое возбуждение молекул в области их поглощения может иногда приводить к люминесценции. Однако молекулярная люминесценцпи молекул — явление сравнительно редкое. Кроме того, спектры люминесценции молекул представляют собой электронно-коле-бательные спектры. По своей структуре многие из них, хотя и [c.586]

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]

Д. И. Блохинцев дал квантовомеханическое обоснование правила зеркальной симметрии Левшина. Он показал, что при изображении зеркально-симметричных спектров их следует нормировать и строить в координатах Д/г" от V (спектры люминесценции) и щ/V от V (спектры поглощения). Точка пересечения построенных таким образом зеркально-симметричных спектров позволяет установить точное значение частоты чисто электронного перехода у исследуемых молекул. [c.201]

Электронные спектры. Чисто электронные М. с. возникают при изменении электронной энергии молекул, если при этом не меняются колебат. и вращат. энергии. Электронные М. с. наблюдаются как в поглощении (спектрыпоглощения), таки в испускании (спектры люминесценции). При электронных переходах обычно изменяется электрич. дипольный момент молекулы. Электрич. дипольный переход между электронными состояниями молекулы типа симметрии Г и Г" (см. Симметрия молекул) разрешён, если прямое произведение Г X Г" содержит тип симметрии, но крайней мере одной из компонент вектора дипольного момента d. В спектрах поглощения обычно наблюдают переходы из основного (лолносимметричного) электронного состояния в возбуждённые электронные состояния. Очевидно, что для осуществления такого перехода типы симметрии возбуждённого состояния и Дипольного момента должны совпадать. Т. к. электрич. дипольный момент не зависит от спина, то при электронном переходе спин должен сохраняться, т. е. разрешены только переходы между состояниями с одинаковой мультиилетностью (интер-комбинац. запрет). Это правило, однако, нарушается [c.201]

Условия, необходимые для П. э., реализуются в осп. в конденсиров. средах (в газах взаимодействие частиц при их соударении приводит к уширению спектральных линий). П. э. играет существ, роль для процессов люминесценции. Взаимодействие при П. э, обычно предполагается настолько слабым, что спектры поглощения и люминесценции взаимодействующих частиц практически не меняются, г. е. остаются такими же, что и в отсутствие взаимодействия. В соответствии с законом сохранения энергии П. э. происходит только при условии, что спектры поглощения акцептора и спектры люминесценции донора перекрываются, т. е. в условиях резонанса. Если электронные переходы в доноре и акцепторе разрешены правилами отбора, то П. э. происходит в результате диполь-дипольного взаимодействия. Для этого случая теория П. э. была развита Т. Фёрстером (ТЬ. Роегз1ег, 1948). Она рассматривает процесс П. э. между молекулами в адиабатическом приближении и предполагает, что после переноса происходит быстрая колебат. релаксация в молекуле акцептора, что обеспечивает необратимость П. э. Скорость П. э. (вероятность переноса в единицу времени) выражается ф-лой [c.568]

Молекулярный спектр является однозначной характеристикой молекулы, определяется её свойствами в целом, её структурой и свойствами входящих в неё атомов. В M A используют электронные спектры (спектры поглощевия в УФ- и видимой областях, спектры люминесценции), колебат. спектры (ИК-спектры поглощения Н испускания, спектры комбивац. рассеяния), вращат. спектры (микроволновые), а также электронно-колебат. и колебательно-вращат. спектры и, кроме того, др. [c.619]

Применение У. и. Изучение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области позволяет определять электронную структуру атомов, молекул, ионов, твердых тел. УФ-спектры Солнца, звёзд, туманностей несут информацию о физ. процессах, происходящих в горячих областях этих космич. объектов. На фотоэффекте, вызываемом У. и,, основана фотоэлектронная спектроскопия. У. и. может нарушать хим. связи в молекулах, в результате чего могут возникать разл. фотохим. реакции (окисление, восстановление, полимеризация н т. д.), что послужило основой для фотохимии. Люминесценция под действием У. и. используется для создания люминесцентных ламп, светящихся красок, в люминесцентном анализе, дефектоскопии. У. и. применяется в криминалистике и искусствоведении. Способность разл. веществ к избират. поглощению У. и. используется для обнаружения вредных примесей в атмосфере и в УФ-микроскопии. [c.221]

Структура электронных спектров кристаллов при обычных условиях сильно размыта под действием тепловых колебаний атомов кристаллич. структуры, и в большинстве случаев наблюдаются широкие размытые спектральные полосы. При гелиевой темп-ре. можно наблюдать дискретные спектральные линии, к-рые возникают при прямых переходах между экситонными зонами, при переходах между дискретными уровнями электронов и дырок, локализованных на дефектах решётки, либо на акцепторных или донорных примесях в гомеополярных полупроводниках (см. Спектроскопия кристаллов). Помимо колебаний атомов на форму и ширину экситонных линий влияют тип связи в кристалле, его зонная структура и микроструктура экситонного возбуждения. В сильнолегир. полупроводниках ширина линии может зависеть от степени легирования. Дискретные линии наблюдаются и при комнатной темп-ре в поглощении и люминесценции кристаллов, содержащих ионы переходных металлов (хром, железо, палладий, платина и др.), лантанидов и трансурановых элементов, имеющих незаполненные d- и /-оболочки. В кристаллах высокого качества линии таких примесных ионов, напр, линия иона в рубине и линия в иттрий-алюминиевом [c.263]

В первом случае добавки называются экранирующими агентами , во втором — дезактиваторами возбужденного состояния . В первом случае вещества — ингибиторы старения полимеров должны обладать электронным уровнем, которому отвечает максимум спектра пропускания в той же области, что и спектр пропускания полимера, во втором электронным уровнем, которому отвечает максимум спектра поглощения, приходящегося на ту же область, что и максимум спектра люминесценции полимера [9, 10]. [c.50]

С представлениями о комплексной природе центров люминесценции не согласуются и другие полученные за последние годы весьма существенные данные. Работами автора и других исследователей, о которых речь будет ниже, бесспорно доказано, что изменения в спектрах поглощения и люминесценции кристаллофосфоров, возникающие под действием рентгеновых лучей, обусловлены захватом ионами активирующей примеси электронов и превращением ионных центров активатора в атомарные центры. Между тем совершенно оч( видно, что отрицательные комплексы не могут играть роли электронных центров захвата. [c.154]

Приведенные в предыдущей главе данные об изменениях, возникающих в спектрах поглощения и люминесценции при фотохимическом и аддитивном окрашивании щелочно-галоидных фосфоров, убедительно показывают, что введенная в кристалл активирующая примесь помимо ее основной функции в создании центров свечения проявляется также в роли электронных центров захвата. Дополнительные сведения об этой второй не менее существенной роли активирующей примеси могут быть получены путем изучения термического высвечивания и спектрального распределения стимулирующего действия света на свечение кристал-лофосфора. Подобные измерения, проводившиеся автором и рядом других исследователей, позволяют выяснить роль тепловых микродефектов в образовании центров захвата, а также их взаимодействие с введенной в кристалл активирующей примесью. [c.209]

Предположение о том, что нарушения кристаллической решетки, создаваемые активирующей примесью, должны играть существенную роль в образовании электронных уровней захвата, в самой общей форме высказывалос ранее рядом авторов [319—3211. Однако только проведенные в последние годы комплексные исследования изменений, возникающих в спектрах поглощения и люминесценции щелочно-галоидных кристаллофосфоров под действием рентгеновых лучей и при аддитивном окрашивании, изучение их термического высвечивания и других оптических и термических характеристик центров свечения и центров захвата приводят к определенным представлениям о механизме явлений, связанных с переходом активирующей примеси из ионного состояния в атомарное. Полученные данные позволяют также высказать обоснованные предположения о структуре активаторных центров свечения и активаторных центров захвата. [c.226]

Даже после облучения щелочно-галоидных фосфоров рентгеновыми лучами в кристалле не обнаруживается активаторных центров, ионизованных действием жесткого излучения. После рентгенизации в спектрах поглощения щелочно-галоидных фосфоров, активированных ионами Sn++, Ni++, Pb++, Ag+, u+ и In+, возникают новые полосы поглощения, а в ряде случаев соответственно новые центры свечения. Проведенные нами исследования спектров поглощения и люминесценции, обесцвечивающего действия монохроматического света и других свойств центров поглощения и свечения, возникающих в щелочно-галоидных фосфорах под действием жесткого излучения, показывают, что новые центры возникают вследствие захвата ионами активатора свободных электронов и превращения ионных центров активатора в атомарные центры. [c.241]

В настоящее время существуют две крайние и противоположные концепции по поводу структуры щелочно-галоидных кристал-лофосфоров и относительно роли этой структуры в формировании спектральных и люминесцентных свойств этих фосфоров. Согласно одной из них, указанные свойства определяются только ионами активатора, изоморфно замещающими в узлах решетки катионы основания. Эти представления, основанные на зейтцевской модели центра свечения, особенно успешно развивались в последние годы. Они получили ряд фундаментальных подтверждений в исследованиях закономерностей в спектрах поглощения щелочногалоидных фосфоров и в их сопоставлении с электронными переходами между уровнями активирующей примеси в свободном состоянии, в теоретических расчетах спектров поглощения и люминесценции этих фосфоров и, наконец, в рентгенографических исследованиях, доказавших выполнимость закона аддитивности Вегерта. [c.253]

Измерены спектры поглощения облученных ультрафиолетовым светом растворов триптофана и тирозина в 10 М КОН при 77° К. Обнаружены полосы поглощения в области 400—700 ммк, приписываемые радикалу и сольватированному электрону. Приводятся доказательства того, что ответственный за низкотемпературную термолюминесценцию и индуцированную люминесценцию продукт представляет собой пару положительный ион-радикал и сольватированный электрон. [c.63]

Спектральные закономерности фотолюминесценции не ограничиваются вышеуказанным законом Стокса—Ломмеля. Как установил В. Л. Левшин, для растворов сложн7лх органических красителей имеет место более глубокая связь между спектрами поглощения и пспускания. Оба спектра находятся как бы в зеркальном соответствии друг с другом. Электронно-колебательный ) спектр люминесценции является зеркальным отображением первой полосы спектра поглощения (рис. 406). В ряде случаев этот закон вы- [c.531]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...