21.2.3 Основные характеристики и закономерности люминесценции

Основными характеристиками люминесценции являются:

• спектр возбуждения,

• спектр испускания (спектр люминесценции),

• квантовый и энергетический выходы,

• поляризация, время жизни и т.д.

Спектр возбуждения люминесценции (флуоресценции, фосфоресценции) - зависимость интенсивности испускаемого света с фиксированной длиной волны от длины волны или другой волновой характеристики возбуждающего света.

Возбуждая молекулу вещества светом с длиной волны, соответствующей _max спектра возбуждения, можно получить флуоресценцию с максимальной интенсивностью. В разбавленных растворах спектр возбуждения флуоресценции совпадает со спектром поглощения вещества.

Спектр люминесценции - зависимость интенсивности испускаемого света от его длины волны при фиксированной длине волны возбуждающего света.

В табл. 21.1 приведены основные свойства, присущие спектрам люминесценции.

Табл. 21.1.

Основные свойства спектров люминесценции

Свойство	Объяснение
Спектр люминесценции не зависит от длины волны возбуждающего света (правило М.Каши)	Независимо от того, в какое возбуждённое состояние перешла молекула при поглощении фотона, испускание всегда происходит при переходе между первым возбуждённым и основным энергетическими уровнями
Как правило, спектр люминесценции в целом и его максимум всегда сдвинуты по сравнению со спектром поглощения и его максимумом в сторону больших длин волн (меньших энергий) - правило Стокса-Ломмеля	Часть поглощённой энергии теряется за счёт колебательной релаксации при столкновении с другими молекулами, кроме того, растворитель стабилизирует возбуждённое состояние и уменьшает его энергию
Для многих веществ нормированные спектры поглощения (только самая длинноволновая полоса) и флуоресценции, изображённые в функции частот или волновых чисел, симметричны относительно прямой, проходящей перпендикулярной оси абсцисс через точку пересечения этих спектров (правило В.Л. Лёвшина)	Поглощение (самая длинноволновая полоса) и испускание вызваны одними и теми же переходами (S0  S1 для флуоресценции)

Квантовый выход (обозначение В_кв, Q, ) - отношение числа испускаемых фотонов к числу поглощаемых

Энергетический выход (В_эн) - отношение энергии излучаемого света к энергии поглощаемого

Между В_кв и В_эн существует следующая взаимосвязь

Поскольку обычно _исп < _погл, то В_эн < В_кв

Квантовый выход люминесценции не зависит от _возб вплоть до некоторой , находящейся в области наложения спектров поглощения и испускания, после чего резко уменьшается. Энергетический выход зависит от _возб: вначале он увеличивается прямо пропорционально _возб , затем на некотором интервале не изменяет своей величины, после чего резко уменьшается (закон Вавилова).