1. Основные закономерности люминесценции

1.1 Докажите, что из формулы (1) действительно следует правило Стокса, а именно, что λ_В < λ_Л , где λ_В — длина волны возбуждающего излучения, а λ_Л — длина волны люминесцентного излучения.

1.2 Пользуясь формулами из раздела «Что такое люминесценция», получите соотношение, связывающее энергерический выход люминесценции с ее квантовым выходом.

1.3 Рассчитайте энергетический выход флуоресценции, если ее квантовый выход равен 0,15, а длины волн возбуждающего и флуоресцентного излучений составляют соответственно 383 нм и 436 нм.

1.4 Определите квантовый выход люминесценции, если энергия, поглощенная веществом при возбуждении равна 2 Дж, энергия, испущенная при люминесценции, равна 0,2 Дж, а длины волн возбуждающего и люминесцентного излучений равны соответственно 418 нм и 545 нм.

1.5 Какая часть (в процентах) кванта возбуждающего света расходуется на неоптические процессы, если спектр люминесценции сдвинут относительно спектра поглощения на 129 нм? Частота возбуждающего излучения составляет 7·10¹⁶ Гц.

1.6 Частота возбуждающего излучения равна 7,8·10¹⁶ Гц. Определите частоту флуоресцентного излучения, если энергия, поглощенная веществом при возбуждении равна 3 Дж, энергия, испущенная при флуоресценции, равна 0,14 Дж, а квантовый выход люминесценции составляет 0,2 .

1.7 При возбуждении веществом было поглощено 4·10¹⁸ квантов с общей энергией 1,6 Дж. В результате флуоресценции этим же веществом было испущено 6·10¹⁷ квантов с общей энергией 0,216 Дж. На сколько нанометров оказался сдвинут спектр флуоресценции относительно спектра поглощения?

2. Определение концентрации методами флуориметрии

2.1 Выведите формулу (5) на основе предположения, что интенсивность флуоресценции прямо пропорциональна концентрации флуоресцирующего вещества.

2.2 При измерении интенсивности флуоресценции шести стандартных растворов исследуемого вещества были получены следующие значения показаний N_Х микроамперметра флуориметра:

С, моль/л	1·10^-5	9·10^-6	8·10^-6	7·10^-6	6·10^-6	5·10^-6
NХ , дел. шкалы	86	73	68	54	47	34

Постройте калибровочный график зависимости показаний флуориметра N_Х от концентрации С данного вещества в растворе. По графику определите концентрацию вещества в растворе, интенсивность флуоресценции которого составила 60 делений шкалы микроамперметра флуориметра.

2.3 В результате измерений интенсивности флуоресценции пяти стандартных растворов эозина были получены следующие значения отношения интенсивности флуоресценции I_Л к интенсивности возбуждающего излучения I_В:

С, мк моль/л	1	0,5	0,3	0,1	0,05
IЛ / IВ	0,004	0,003	0,0025	0,002	0,0018

Постройте калибровочный график зависимости относительной интенсивности I_Л / I_В флуоресценции эозина от его концентрации С в растворе. По графику определите концентрацию эозина в растворе, относительная интенсивность флуоресценции которого равна 0,0035.

Библиография

1. Ливенцев Н.М. Курс физики для медицинских институтов. - Т. 2. - М.: Высшая школа, 1978. - 6-е изд., перераб. и доп. - 336 с.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. - 8-е изд., перераб. и испр. - М.: ОНИКС, Мир и образование, 2006. - 1056 с.

3. Саржевский А.М. Оптика. Полный курс. - 2-е изд. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 608 с.

4. Эссаулова И.А., Блохина М.Е., Гонцов Л.Д. Руководство к лабораторным работам по физике: Учеб. пособие для медвузов. - М.: Высш. шк., 1983. - 159 с.

5. Люминесцентный анализ / Под ред. М.А. Константиновой-Шлезингер. - М.: Гос. изд-во физ.-мат. Лит-ры, 1961. - 400 с.

6. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл.ред. А.М.Прохоров. - 4-е изд. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.

7. Государственная Фармакопея СССР: Вып.1. Общие методы анализа / МЗ СССР. - 11-е изд., доп. - М.: Медицина, 1987. - 336 с.

1Упругость среды означает, что при смещении под действием внешних сил какой-либо частицы на нее со стороны других частиц начинают действовать силы, стремящиеся вернуть ее в исходное положение. Упругость обеспечивает возвращение в исходное положение частиц среды, смещенных под воздействием внешних сил [2], и, таким образом, делает возможным возникновение колебаний.

2В оптике интенсивностью света называют среднюю по времени плотность потока энергии световой волны. Плотность потока энергии световой волны — это энергия, переносимая в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной направлению распространения волны.

Необходимость введения усреднения в определении интенсивности связана с тем, что из-за очень высокой частоты световых колебаний (~10¹⁶ Гц) существующие фотоприемники, включая человеческий глаз, не успевают реагировать на мгновенные значения плотности потока энергии световой волны и воспринимают лишь среднее значение этой плотности. При этом усреднение проводится за время срабатывания фотоприемника (~10^-4 c), которое намного превышает период световых колебаний (~10^-16 с).

3Несмотря на то, что свет, излучаемый реальными источниками, не является монохроматическим, монохроматическая идеализация оказывается достаточной для решения многих задач [3]. В частности, при изучении интерференции она позволяет получить условия минимума и максимума интенсивности света в интерференционной картине [3].

4Фазой гармонического колебания называют весь аргумент синуса или косинуса. Например, фазой результирующей напряженности (4) будет величина .