التلألؤ: أنواع وأساليب وتطبيقات. حراريا التلألؤ حفز - ما هذا؟

التلألؤ - هو انبعاث الضوء من خلال بعض المواد في حالة الباردة نسبيا. وهو يختلف عن الإشعاع من الهيئات المتوهجة، مثل حرق الخشب أو الفحم، الحديد المنصهر وسلك تسخينها بواسطة تيار كهربائي. لوحظ انبعاث التلألؤ:

• في النيون ومصابيح الفلورسنت وأجهزة التلفزيون وشاشات الرادار وfluoroscopes.
• في المواد العضوية مثل مينول أو وسيفيرين في اليراعات.
• في بعض الصبغات المستخدمة في الإعلانات الخارجية.
• مع البرق والشفق.

في كل هذه الظواهر لا تسبب انبعاث الضوء عن طريق تسخين المواد فوق درجة حرارة الغرفة، لذلك يطلق عليه الضوء البارد. القيمة العملية للمواد الانارة هي قدرتها على تحويل شكل غير مرئي من الطاقة في الضوء المرئي.

مصادر وعملية

تحدث ظاهرة التلألؤ نتيجة المواد امتصاص الطاقة، على سبيل المثال، من مصدر الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية، أشعة الإلكترون، والتفاعلات الكيميائية، وهلم جرا. د. هذه النتائج في ذرات المادة إلى الحالة المثارة. لأنه غير مستقر، والإفراج عن العوائد المادية إلى حالته الأصلية، والطاقة الممتصة من الضوء و / أو الحرارة. وتنطوي العملية فقط الإلكترونات الخارجية. كفاءة التلألؤ تعتمد على درجة تحويل طاقة الإثارة إلى النور. عدد المواد التي لديها ما يكفي من الأداء للاستخدام العملي، صغير نسبيا.

التلألؤ واتقاد

لا علاقة الإثارة التلألؤ لإثارة الذرات. عندما تبدأ المواد الساخنة لتوهج نتيجة المصابيح، ذرات هم في حالة مثارة. على الرغم من أنها يهتز حتى في درجة حرارة الغرفة، ويكفي أن الإشعاع حدث في المنطقة الطيفية تحت الحمراء البعيدة. مع ارتفاع درجة الحرارة يغير تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي في المنطقة المرئية. من ناحية أخرى، في درجات حرارة عالية جدا والتي يتم إنشاؤها، على سبيل المثال، في أنابيب للصدمات، يمكن اصطدام الذرية تكون قوية بحيث الإلكترونات يتم فصل منها وبإعادة التراكب، ينبعث منها ضوء. في هذه الحالة، التلألؤ وهاج تصبح تمييزه.

أصباغ وألوان الفلورسنت،

أصباغ التقليدية والأصباغ لها لون لأنها تعبر ذلك الجزء من الطيف الذي هو مكمل استيعابها. يتم تحويل جزء صغير من الطاقة إلى حرارة، ولكن يحدث انبعاث كبير. ولكن، إذا الصباغ الفلورية تمتص الضوء في نطاق منطقة معينة، يمكن أن تنبعث الفوتونات، وتختلف من التفكير. يحدث هذا نتيجة لعمليات داخل صبغ أو الصباغ الجزيء، الذي الأشعة فوق البنفسجية يمكن تحويلها إلى مرئية، على سبيل المثال، الضوء الأزرق. وتستخدم أساليب التلألؤ هذه في الإعلانات الخارجية ومساحيق الغسيل. وفي الحالة الأخيرة، فإن "المروق" لا يزال في الأنسجة وليس فقط لتعكس الأبيض، ولكن أيضا لتحويل الأشعة فوق البنفسجية إلى الأزرق والأصفر لتعويض وتعزيز البياض.

الدراسات المبكرة

وعلى الرغم من الشفق البرق وتوهج مملة من اليراعات والفطريات قد عرفت دائما للبشرية، بدأت الدراسات التلألؤ الأولى مع المواد الاصطناعية، وعندما فينتشنزو Kaskariolo الكيميائي وإسكافي من بولونيا (إيطاليا)، في 1603 ز. خليط ساخن من كبريتات الباريوم (الباريت في النموذج، الصاري الثقيل) مع الفحم. مسحوق تم الحصول عليها بعد التبريد، ليلة تألق الأزرق المنبعث، وKaskariolo لاحظت أنه يمكن استعادة بإخضاع مسحوق لأشعة الشمس. وأطلق على مادة "اللازورد سولاريس" أو حجر الشمس، لأن الكيميائيون تأمل أنه قادر على تحويل المعادن الخسيسة إلى ذهب، رمز وهو الشمس. وقد تسبب الشفق على اهتمام العديد من العلماء في تلك الفترة، المواد العطاء وأسماء أخرى، بما في ذلك "الفوسفور"، وهو ما يعني "الناقل للضوء".

اليوم "الفوسفور" اسم يستخدم فقط لعنصر كيميائي، في حين أن المواد الجريزوفولفين الانارة تسمى الفوسفور. "الفوسفور" Kaskariolo، على ما يبدو، كان كبريتيد الباريوم. أصبح أول الفوسفور المتاحة تجاريا (1870) على "رسم بالمن" - حل كبريتيد الكالسيوم. في عام 1866، وصفت في أول الفوسفور مستقر كبريتيد الزنك - واحدة من الأكثر أهمية في التكنولوجيا الحديثة.

واحدة من الدراسات العلمية الأولى من التألق، والذي يتجلى في تعفن الخشب أو اللحم واليراعات، أجريت في عام 1672 من قبل العالم الإنجليزي روبرت بويل، الذي، على الرغم من أنه لم يكن يعرف شيئا عن أصل الكيمياء الحيوية من هذا الضوء، بعد تعيين بعض الخصائص الأساسية للأنظمة إضاءة الحيوية:

• توهج البرد.
• يمكن قمعها من قبل العناصر الكيميائية مثل الكحول وحمض الهيدروكلوريك والأمونيا.
• يتطلب الوصول إلى الإشعاع في الهواء.

في السنوات 1885-1887، لوحظ أن استخراج النفط الخام من اليراعات جزر الهند الغربية (pyrophorus) وFoladi هادئة عند مزجه إنتاج الضوء.

كانت أول المواد chemiluminescent فعالة المركبات الاصطناعية غير بيولوجية مثل مينول، اكتشف عام 1928 سنة.

Chemi- وتلألؤ بيولوجي

معظم الطاقة المنطلقة في التفاعلات الكيميائية، خاصة تفاعلات الأكسدة، وقد شكل حرارة. في بعض ردود الفعل، ولكن الجزء المستخدم لإثارة الإلكترونات إلى مستويات أعلى، وفي جزيئات الفلورسنت قبل التوهج (CL). تشير الدراسات إلى أن CL هو ظاهرة عالمية، ولكن لشدة استضاءة صغيرة بحيث يتطلب استخدام أجهزة كشف الحساسة. هناك، ومع ذلك، فإن بعض المركبات التي تظهر حية CL. وأشهر هؤلاء هو مينول، التي تقوم عليها الأكسدة مع بيروكسيد الهيدروجين يمكن أن تسفر عن الأزرق أو الأخضر والأزرق الضوء القوي. نقاط القوة الأخرى للCL-المواد - وlofin lucigenin. وعلى الرغم من CL من السطوع، وليس كلها فعالة في تحويل الطاقة الكيميائية إلى النور، أي. K. أقل من 1٪ من الجزيئات ينبعث الضوء. في 1960s تبين أن استرات حمض الأكساليك، تتأكسد في المذيبات اللامائية في وجود مركبات العطرية الفلورية للغاية ينبعث الضوء الساطع مع كفاءة 23٪.

تلألؤ بيولوجي هو نوع خاص من التوهج التي حفزتها الانزيمات. إخراج التلألؤ هذه التفاعلات يمكن أن تصل إلى 100٪، وهو ما يعني أن كل جزيء من المتفاعلة وسيفيرين يدخل الدولة التي تنبعث منها. حفز جميع المعروفة اليوم رد فعل للإضاءة الحيوية تفاعلات الأكسدة التي تحدث في وجود الهواء.

التلألؤ حفز حراريا

الحرارى يعني عدم وجود الاشعاع الحراري ولكن تعزيز المواد انبعاث الضوء، والإلكترونات التي ولع الحرارة. حفز حراريا التلألؤ لوحظ في بعض المعادن وخاصة في فوسفورات وضوح الشمس بعد أن تم ولع ضوء.

معان ضوئي

معان ضوئي والذي يحدث في إطار العمل من الحادث الإشعاع الكهرومغناطيسي على المواد، ويمكن إجراء في نطاق الضوء المرئي من خلال الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة السينية وأشعة جاما. في التألق، والناجمة عن الفوتونات، الطول الموجي للضوء المنبعث يساوي عادة أو أكبر من الطول الموجي للإثارة (م. E. يساوي أو أقل من الطاقة). هذا الاختلاف في طول الموجة الناجمة عن التحول من الطاقة الواردة إلى الاهتزازات من الذرات أو الأيونات. في بعض الأحيان، مع شعاع ليزر مكثفة، يمكن أن الضوء المنبعث له طول موجي أقصر.

حقيقة أن PL يمكن ولع الأشعة فوق البنفسجية، تم اكتشافه من قبل الفيزيائي الألماني يوهان ريتر في عام 1801، لاحظ أن الفسفور توهج الزاهية في المنطقة غير مرئية الجزء الأرجواني من الطيف، وبالتالي فتح الأشعة فوق البنفسجية. تحويل الأشعة فوق البنفسجية للضوء المرئي له أهمية عملية كبيرة.

جاما و الأشعة السينية تثير الفسفور والمواد البلورية الأخرى للدولة التلألؤ بواسطة عملية التأين تليها إعادة التركيب من الإلكترونات والأيونات، حيث يحدث التلألؤ. استخدام تكنولوجيا المعلومات في التنظير المستخدمة في الأشعة، وعدادات التلألؤ. السجل الأخير وقياس أشعة جاما موجهة على قرص المغلفة مع الفوسفور، والتي هي على اتصال بصري مع سطح مضخم.

معان احتكاكي

عندما بلورات من بعض المواد، مثل السكريات، وسحقت، شرارة مرئية. ويلاحظ نفس الشيء في العديد من المواد العضوية وغير العضوية. كل هذه الأنواع من التألق التي تم إنشاؤها بواسطة الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة. آخر تنتجها الأسطح فصل الميكانيكية في عملية التبلور. ثم يأخذ مكان انبعاث الضوء من خلال التفريغ - إما مباشرة بين الأنصاف من الجزيئات، إما من خلال الإثارة من التألق في الغلاف الجوي قرب سطح فصل.

electroluminescence

كما معان بالحرارة، electroluminescence (EL)، يشمل مصطلح أنواع مختلفة من سمة مشتركة التلألؤ من الذي ينبعث ضوء ذلك عندما يكون التفريغ الكهربائي في الغازات والسوائل والمواد الصلبة. في عام 1752 أنشأ Bendzhamin فرانكلين التلألؤ من التفريغ الكهربائي الناجم عن البرق من خلال الغلاف الجوي. في عام 1860، وقد أظهرت مصباح التفريغ لأول مرة في الجمعية الملكية في لندن. انتجت الضوء الأبيض الساطع مع إفرازات الجهد العالي من خلال ثاني أكسيد الكربون تحت ضغط منخفض. تستند مصابيح الفلورسنت الحديثة على مجموعة من electroluminescence ومعان ضوئي الزئبق ذرات ولع مصباح التفريغ الكهربائي، يتم تحويل الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من قبلهم في الضوء المرئي عبر الفوسفور.

لاحظ EL في الأقطاب خلال التحليل الكهربائي بسبب إعادة التركيب من الأيونات (وبالتالي نوعا من التوهج). تحت تأثير الحقل الكهربائي في طبقات رقيقة من الانبعاثات كبريتيد الزنك الانارة الضوء يحدث، الذي يشار إليه أيضا باسم electroluminescence.

وهناك عدد كبير من المواد تنبعث التألق تحت تأثير الإلكترونات المسرعة - الماس والياقوت والفوسفور وضوح الشمس وبعض الملح البلاتين معقدة. أول تطبيق عملي لcathodoluminescence - راسم (1897). وتستخدم شاشات مماثلة باستخدام الفسفور تحسين البلورية في أجهزة التلفزيون وأجهزة الرادار والذبذبات والمجاهر الإلكترونية.

الراديو

يمكن أن العناصر المشعة تنبعث جسيمات ألفا (نواة الهيليوم) والإلكترونات وأشعة جاما (أ الإشعاع الكهرومغناطيسي الطاقة العالية). التلألؤ الإشعاع - توهج متحمس من قبل مادة مشعة. عندما جسيمات ألفا قصف الفوسفور البلورية، مرئية تحت وميض صغير المجهر. هذا المبدأ باستخدام الفيزيائي الإنجليزي إرنست رذرفورد، لإثبات أن الذرة لها نواة مركزية. الطلاء ذاتي مضيئة تستخدم لوضع علامات الساعات وغيرها من الأدوات القائمة على RL. وهي تتألف من الفوسفور ومادة مشعة، على سبيل المثال التريتيوم أو الراديوم. مثير للإعجاب التلألؤ الطبيعي - هو الشفق الشفق: عمليات المشعة على الشمس تنبعث في الفضاء جماهير كبيرة من الإلكترونات والأيونات. عندما تقترب من الأرض، مجالها المغنطيسي الأرضي يوجه لهم القطبين. عمليات الغاز التفريغ في الطبقات العليا من الغلاف الجوي وخلق الشفق القطبي الشهير.

التلألؤ: فيزياء عملية

انبعاث الضوء المرئي (أي. E. مع موجات بين 690 نانومتر و 400 نانومتر) الإثارة يتطلب طاقة، والتي يتم تحديدها في القانون أقل أينشتاين. الطاقة (E) تساوي ثابت بلانك (ح)، مضروبا في تواتر (ν) الضوء أو سرعته في الفراغ (ج)، مقسوما على الطول الموجي (λ): E = = hν HC / λ.

وهكذا، فإن الطاقة اللازمة لإثارة تتراوح من 40 سعرة حرارية (اللون الأحمر) إلى 60 سعرة حرارية (للأصفر)، و 80 سعرة حرارية (إلى اللون الأرجواني) في مول الموضوعية. وهناك طريقة أخرى للتعبير عن الطاقة - في إلكترون فولت (1 إلكترون فولت = 1،6 × 10 ^-12 أرج) - 1،8-3،1 فولت.

يتم نقل الطاقة الإثارة إلى الإلكترونات المسؤولة عن التلألؤ أن تقفز من مستوى الأرض لواحدة العالي. ويتم تحديد هذه الشروط لقوانين ميكانيكا الكم. آليات مختلفة من الإثارة يعتمد على ما إذا كان يحدث في الذرات والجزيئات واحدة، أو في مجموعات من الجزيئات في البلورة. وشرعوا بفعل الجسيمات المسرعة، مثل الإلكترونات، الأيونات الموجبة أو الفوتونات.

في كثير من الأحيان، وطاقة الإثارة هي أعلى بكثير مما هو مطلوب لرفع إلكترون للإشعاع. على سبيل المثال، شاشات التلفزيون وضوح الشمس الفوسفور التلألؤ، الإلكترونات الكاثود أنتجت مع الطاقات يعني من 25000 فولت. ومع ذلك، فإن لون ضوء الفلورسنت مستقل تقريبا من الطاقة الجسيمات. أنه يتأثر مستوى متحمس للدولة من مراكز الطاقة وضوح الشمس.

مصابيح الفلورسنت

الجسيمات، وذلك بسبب الذي يحدث التلألؤ - هذه الإلكترونات الخارجية للذرات أو جزيئات. في مصابيح الفلورسنت، مثل ذرة الزئبق مدفوعة تحت تأثير الطاقة 6.7 فولت أو أكثر، ورفع واحد من اثنين من الإلكترونات الخارجية إلى مستوى أعلى. بعد عودتها إلى ارض الدولة ينبعث الفرق في الطاقة والأشعة فوق البنفسجية مع طول موجة 185 نانومتر. الانتقال بين القاعدة ومستوى آخر وتنتج الأشعة فوق البنفسجية في 254 نانومتر، والتي بدورها، يمكن أن تثير توليد الفوسفور الآخرين الضوء المرئي.

هذا الإشعاع مكثفة خاصة في بخار الزئبق الضغط المنخفض (10 ^-5 الغلاف الجوي) المستخدمة في مصابيح تفريغ الغاز من الضغط المنخفض. وهكذا يتم تحويل نحو 60٪ من الطاقة الإلكترون في ضوء UV أحادي اللون.

تحت ضغط عال، ويزيد من تردد. أطياف لم تعد تتكون من خط طيفي واحد من 254 نانومتر، ويتم توزيع الطاقة الإشعاع من الخطوط الطيفية المقابلة لمستويات الإلكترونية المختلفة: 303، 313، 334، 366، 405، 436، 546 و 578 نانومتر. وتستخدم مصابيح الزئبق الضغط العالي للإضاءة، منذ مرئية 405-546 نانومتر الأخضر والأزرق ضوء، في حين تحويل جزء من الإشعاع في ضوء أحمر باستخدام الفوسفور في الوقت الذي تتحول نتيجة بيضاء.

عندما تكون جزيئات الغاز متحمس، أطياف التألق بها تظهر عصابات واسعة؛ لا تثار الإلكترونات الوحيد على مستويات أعلى من الطاقة ولكن متحمس في نفس الوقت حركة الذبذبات ودوران الذرات على وجه العموم. وذلك لأن الطاقة الذبذبات ودوران الجزيئات هي 10 ^-2 و 10 ^-4 من طاقات الانتقالية، التي تضيف ما يصل الى تحديد عدد وافر من مكونات الطول الموجي مختلفة قليلا من فرقة واحدة. الجزيئات الكبيرة لها عدة شرائط متداخلة، واحد لكل نوع من المرحلة الانتقالية. جزيئات الإشعاع في حل ribbonlike مفيد الذي يسببه تفاعل عدد كبير نسبيا من جزيئات متحمس وجزيئات المذيب. في الجزيئات، كما هو الحال في ذرات المشاركة في الإلكترونات الخارجية التلألؤ من المدارات الجزيئية.

مضان وتفسفر

هذه الشروط يمكن تمييز ليس فقط على أساس مدة من التألق، ولكن أيضا من خلال طريقة إنتاجه. عندما هو متحمس الإلكترون إلى حالة القميص مع الحيازة فيها 10 ^-8 الصورة، من الذي يمكن أن يعود بسهولة على الأرض، ومادة تنبعث الطاقة في الوقت الذي مضان. خلال الفترة الانتقالية، لا يغير من زيادة ونقصان. ولايات أساسية ومتحمس لديها تعدد مماثل.

الإلكترون، ومع ذلك، يمكن أن ترفع إلى مستوى أعلى من الطاقة (تسمى "دولة الثلاثي متحمس") مع العلاج به في ظهره. في ميكانيكا الكم، والانتقال من حالة الثلاثي إلى القميص محظورة، وبالتالي فإن الوقت من حياتهم أكثر من ذلك بكثير. ولذلك، فإن التألق في هذه الحالة هو أكثر من ذلك بكثير على المدى الطويل: هناك تفسفر.