- •Исследование спектров люминесценции
- •Ультрафиолетовое излучение. Первичные механизмы действия ультрафиолетового излучения на биологические объекты.
- •Уф условно делится на три области
- •2. Устройство и принцип работы ртутных ламп
- •Вопрос 3. 10 минут
- •3. Инфракрасное излучение. Первичные механизмы действия инфракрасного излучения на биологические объекты. Аппараты светолечения.
- •4. Люминесценция, ее виды. Характеристики люминесценции (спектр, длительность, квантовый выход). Законы Вавилова и Стокса.
- •Фотолюминесценция. Правило Стокса.
- •Флуоресценция и фосфоресценция.
- •Синглетная
- •Хемилюминесценция. Собственная, активированная и биолюминесценция Классификация хемилюминесценции.
- •Молекулярный механизм хемилюминесценции.
- •Собственное свечение клеток и тканей животных
- •Реакции с участием активных форм кислорода и азота
- •Свечение при реакциях цепного окисления липидов
- •Активированная хемилюминесценция
- •Биолюминесценция
Фотолюминесценция. Правило Стокса.
Фотолюминесценция делится на флуоресценцию (кратковременное послесвечение) и фосфоресценцию (сравнительно длительное послесвечение) (не менее 10-3 сек).
Фотолюминесценцию жидкостей и твердых тел можно наблюдать
при освещении их видимым или ультрафиолетовым светом. Примером может служить свечение обыкновенного керосина, серной кислоты, раствора флуоресцеина, зеленое свечение стекол с примесью солей урана, красное свечение стекол с примесью солей марганца, синей - с примесью солей церия. Светятся также различные краски и особые неорганические составы и минералы, которые называют фосфорами (люминофорами).
Спектр люминесценции в целом и его максимум всегда оказывается в области более длинных волн по сравнению со спектром поглощенного излучения, способного вызвать эту люминесценцию (рисунок). Это правило называется правилом Стокса.
Энергия падающего фотона h0 расходуется на излучение (h1) и безизлучательные процессы (A) внутри вещества:
h0 = h1 + A. (1)
Поэтому 1 < 0 или 1 > 0, то есть испускаемый при люминесценции свет должен иметь более длинные волны, чем поглощаемый (рис.5.). Если A = 0, то 1 = 0; в этом предельном случае испускаемый свет будет иметь ту же длину волны, что и поглощаемый. В редких случаях, при возбуждении фотолюминесценции отдельной спектральной линией (то есть монохроматическим светом, когда фотон поглощается уже возбужденной молекулой, возможен процесс, при котором испускаемый фотон уносит с собой дополнительно часть энергии молекулы. При этом испускаемый люминесценцией свет будет иметь большую частоту (меньшую длину волны): h1 > h0 или 1 < . Такое излучение называется антистоксовым. Антистоксовое излучение редко, при большом числе актов поглощения и излучения наиболее вероятно испускание света с большей длиной волны по сравнению со светом поглощаемым. Поэтому максимум кривой спектра люминесценции всегда находится в области более длинных волн по сравнению с максимумом кривой спектра поглощения.
В жидких и твердых веществах спектр люминесценции не зависит от спектра возбуждающего света (или от длины волны поглощенного излучения, если оно является монохроматическим). Если в пределах спектра поглощения изменять частоту возбуждающего света, то спектр люминесценции при этом не меняется. Он характеризует люминесцирующее вещество и обусловлен природой его молекул, а не энергией возбуждающего фотона.
Энергия, затраченная на возбуждение молекул вещества, превращается в энергию излучения не полностью, а часть энергии рассходуется на различные безизлучательные процессы в веществе. Процессы, приводящие к рассеиванию энергии, называются тушением люминесценции.
Рис. 5. Схема, иллюстрирующая правило Стокса.
Полнота преобразования поглощенной энергии в энергию излучения характеризуется выходом люминесценции. Различают:
энергетический выход ВЭ люминесценции - отношение энергии люминесценции WЛ к поглощенной энергии Wп:
ВЭ ; (2)
2) квантовый выход BК люминесценции - отношение числа квантов
NЛ, излученных веществом, к числу NП поглощенных квантов:
. (3)
В некоторых случаях величина выхода люминесценции может быть большой; например, для флуоресцина он равен 0,76. В большинстве случаев выход люминесценции значительно меньше единицы.