Ljómi: tegundir, aðferðir og forrit. Varmaleiðni örva ljómi - hvað er þetta?

Ljómi - er losun ljós af tilteknum efnum í tiltölulega köldu ástandi. Það er mismunandi frá geislun glóandi stofnana, svo sem viðinum eða kolum, sem bráðnu járni og vír hituð með rafstraum. Ijómunarútgeislun kemur fram:

• í Neon og flúrlömpum, sjónvörp, ratsjá skjár og fluoroscopes;
• í lífrænum efnum á borð við luminol eða lúsiferín í Fireflies;
• í ákveðnum litarefnum sem notuð eru í úti-auglýsingar;
• með eldingum og Aurora.

Í öllum þessum fyrirbærum ljós losun er ekki af völdum hita efnið ofan stofuhita, svo það er kallað kalt ljós. Verklega verðmæti ljómi efni er geta þeirra til að umbreyta the invisible formi orku í sýnilegu ljósi.

Heimildir og ferli

ljómi fyrirbæri á sér stað sem afleiðing af orku frásog efni, til dæmis, frá gjafa fyrir útfjólubláum eða X-rays, rafeinda geislar, efnahvarfa, og svo framvegis., d. Þetta leiðir I efninu atóm er leiða af ástands fyrir sig. Þar sem það er óstöðugt, efnið skilar til upprunalegu ástandi þess, og frásogast orku er sleppt sem ljós og / eða hita. Ferlið felur í sér aðeins ytri rafeindir. ljómi skilvirkni veltur á því hve umbreytingu örvun orku í ljós. Fjölda efna sem hafa nægilega afköst fyrir hagnýta notkun, er tiltölulega lítill.

Ljómi og glóð

ljómi örvun er ekki í tengslum við örvun frumeinda. Þegar heitt efni byrjar að ljóma vegna ljósaperur, frumeindir sínar í orkuríka ástandinu. Þó að þeir titra, jafnvel við stofuhita, það er nóg að geislun átti sér stað í langt innrauða spectral svæðinu. Með vaxandi hitastigi vaktir tíðni rafsegulgeislun í sýnilegu svæði. Á hinn bóginn, við mjög hátt hitastig sem eru búnir til dæmis í áfalli rör, lotukerfinu árekstrar geta verið svo sterk að rafeindir eru aðskilin frá þeim og sameinum, emitting ljós. Í þessu tilviki, ljómi og glóandi verða óaðgreinanlegur.

Blómstrandi litarefni og litarefni,

Hefðbundnar litarefni og litarefni hafa lit eins og þeir endurspegla þann hluta litrófsins þar sem er viðbót frásogast. A lítill hluti af orku er breytt í hita, en veruleg losun á sér stað. Ef hins vegar blómstrandi litarefni gleypir ljós á bilinu tilteknu svæði, það getur gefið frá sér ljóseindir, mismunandi frá íhugun. Þetta gerist sem afleiðing af þeim ferlum sem að litarefiii eða litarefni sameind, en þannig fást útfjólublátt ljós er hægt að breyta í sýnilegar, til dæmis, bláu ljósi. Slíkar aðferðir Luminescence eru notaðar í úti-auglýsingar og í þvotta duft. Í síðara tilvikinu, "clarifier" er enn í vefjum ekki aðeins til að endurspegla hvítur, heldur einnig til að umbreyta útfjólubláa geislun í bláum, gulum af laun og efla hvíta.

Eldri rannsóknir

Þó að eldingar Aurora og illa ljóma af Fireflies og sveppa hefur alltaf verið vitað er að mannkynið, fyrsta rannsóknum Luminescence hófst með gerviefni, þegar Vincenzo Kaskariolo gullgerðarmanninum og Shoemaker of Bologna (Italy), í 1603 g. Hitað Blöndu af baríum súlfat (barÃt á formi, þungur silfurbergi) með kolum. Duftið sem fæst eftir kælingu, nótt Blue Luminescence ljóss, og Kaskariolo tekið eftir að það er hægt að endurheimta með því að láta duftið þannig að sólarljósi. Efnið var nefnt "Lapis Solaris" eða Sunstone, því gullgerðarmönnum vonast til að það sé hægt að snúa Ódýrir málmar í gull, tákn sem er sól. Afterglow hefur valdið áhuga margra vísindamanna á tímabilinu, sem gefur efni og önnur nöfn, þar á meðal "fosfór", sem þýðir "smitberi ljós".

Í dag Nafnið "fosfór" er notað aðeins fyrir frumefnið, en sellulósi ljómi efni sem kallast fosfór. "Fosfór" Kaskariolo, virðist, var baríum súlfíð. Fyrsta auglýsing í boði fosfór (1870) varð "mála Balmain" - lausn af súlfíði kalsíum. Árið 1866, var hún lýst er í fyrstu stöðug sink súlfíð fosfór of - einn af mikilvægustu í nútíma tækni.

Eitt af fyrstu vísindalegum rannsóknum á ljómi, sem kemur fram á rotnandi viði eða hold og Fireflies, var gerð árið 1672 af enska vísindamaður Robert Boyle, sem, þótt hann vissi ekki um líffræðilegt uppruna þessu ljósi, enn setja nokkrar af helstu eiginleika Bioluminescent kerfa:

• Glow kalt;
• það er hægt að bæla með kemískum efnum eins og alkóhóli, saltsýru og ammoníaks;
• geislun þarf aðgang að loft.

Á árunum 1885-1887, kom í ljós að floti dregið úr fireflies West Indian (pyrophorus) og Clam Foladi þegar þeim er blandað gefa frá sér ljós.

Sem fyrsti virki efnaljómandi efni voru nonbiological tilbúinna sem efnasambönd eins og luminol, komst í 1928 ári.

Chemi- og lífskin

Flest af orkunni sem losnar í efnahvörfum, sérstaklega oxunar viðbrögð, hefur formi hita. Í sumum efnahvörfum, en hluti sem notað er til að espa rafeindir allt að æðri stigum, og í flúrljómandi sameindir á undan aljómunar (CL). Rannsóknir sýna að CL er alhliða fyrirbæri, en ljómi styrkleiki er svo lítið að það þarf að nota viðkvæm skynjari. Það eru hins vegar sum efnasambönd sem sýna skær CL. Kunnastur þeirra er luminol, sem viö afoxun við vetnisperoxíð, getur gefið upp sterkt eða blár-grænn ljós. Aðrir styrkleikar af CL-efna - og lucigenin lofin. Þrátt birta CL þeirra, ekki allir af þeim eru virkir á umbreyta efnaorku í ljós, td. K. Minna en 1% af sameindum gefa frá sér ljós. Í 1960 kom í ljós að esteramir sem hægt er af oxalsýru, oxað vatnslausum leysum í viðurvist mjög flúrljómandi arómatísk efnasambönd hafa verið senda frá sér bjarta ljós með skilvirkni 23%.

Lífskin er sérstök tegund af aljómunar hvatað af ensímum. The ljómi framleiðsla þessara viðbragða geta náð 100%, sem þýðir að hver sameind af lúsiferín hvörfunarefhi fer inn emitting ástand. All þekkt í dag Bioluminescent Hvarfið catalyzed oxunartálmi viðbrögð sem komu fram í nærveru lofts.

hita örva ljómi

Thermoluminescence þýðir ekkert hitauppstreymi geislun en styrkja léttari efni losun, rafeindir sem eru spenntir með hita. Varmaleiðni örva ljómi fram hjá sumum steinefnum og þá sérstaklega í kristal phosphors eftir að þeir höfðu verið spennt eftir ljósi.

photoluminescence

Photoluminescence sem á sér stað við verkan rafsegulgeislun atvik á efni, er hægt að gera á bilinu sem nemur sýnilegu ljósi í gegnum útfjólubláu yfir í x-geisli og geislun gamma. Í luminescence, framkallaðri af Ijóseinda, bylgjulengd sem losað er ljósi er yfirleitt jafn eða meiri en bylgjulengd spennandi (m. E. jafnt og eða minna afl). Þessi munur á bylgjulengdar sem stafar af umbreytingu á komandi orku í titring af atómum eða jónum. Stundum með mikla leysigeisla, ljósmerki geta haft styttri bylgjulengd.

Sú staðreynd að PL má spennt eftir útfjólubláa geislun, var uppgötvað af þýskum eðlisfræðingur Johann Ritter árið 1801, tók hann að phosphors ljóma skært í ósýnilega svæðinu í fjólubláa hluta litrófsins og þannig opnað UV geislun. Umreikningur á UV í sýnilegu ljósi er afar hagnýt máli.

Gamma og X-rays excite fosfór, og öðrum kristölluðum efni til Luminescence ástand með því að jónun ferlið sem fylgt var búin til endurröðun þessarar rafeinda og jónir, þar sem Luminescence á sér stað. Notkun þess er fluoroscopy notuð í geislagreiningu, og sindurglös gegn. Síðasta platan og mæla gamma geislun beint á disk húðuð með fosfór, sem er í sjón snertingu við yfirborð photomultiplier.

triboluminescence

Þegar kristallamir því að einhver efni, eins og sykrum, mulið, sýnilega neista. Það sama sést í mörgum Iffrænum og ólífræn efni. Allar þessar tegundir af ljómi mynda af jákvæðum og neikvæðum rafmagns gjöld. Nýleg framleitt með vélrænum aðskilinna fleti í kristöllunaraðferðir. Ljós losun fer síðan að með því að losa - annaðhvort beint milli partar sameindir, annað hvort með örvun á luminescence af andrúmsloftinu nálægt fráskildu yfirborðinu.

Electroluminescence

Eins thermoluminescence, Electroluminescence (EL), hugtakið inniheldur ýmsar gerðir af ljómi sameiginlegt sem er að ljósið er stafar þegar rafmagns útskrift í lofttegundum, vökvum og föstum efnum. Í 1752 Bendzhamin Franklin stofnað ljómi af eldingum völdum rafmagns útskrift gegnum andrúmsloftið. Árið 1860 var fyrst sýnt fram á útskrift lampi í Royal Society of London. Hún framleiddi bjarta hvítt ljós með mikilli spennu rennsli í gegnum koltvísýringi við lágan þrýsting. Modern flúrperur eru byggðar á samblandi af Electroluminescence og photoluminescence kvikasilfri atómum spennt með rafmagns útskrift lampa, útfjólublá geislun stafar af þeim er breytt í sýnilegu ljósi í gegnum fosfór.

EL á sér stað á rafskautunum meðan rafgreiningin á sér vegna þess að til endurröðun þessarar jónir (og þannig eins konar aljómunar). Undir áhrifum rafsviðið innan þunnt lag af luminescent sink súlfíð útgeislunar Ijóss sér stað, sem er einnig tilvísun til eins Electroluminescence.

Fjölmargar efnum gefur frá sér ljómi undir áhrifum af hröðuðum rafögnum - Diamond, Ruby, kristal fosfór og ákveðin flóka platínu salt. Fyrsti beitingu cathodoluminescence - sveiflusjá (1897). Similar skjár sem nota bætta kristallaða aðferð fosfór, eru notuð í sjónvarp, ratsjár, Sveiflusjár og rafeinda smásjár.

útvarpið

Geislavirk frumefni getur gefið frá sér alfaeindum (helíum nuclei), rafeindir og gamma geislum (a hár-orka raf geislun). Geislun ljómi - ljóma spennt eftir geislavirka efninu. Þegar alfa ögn bombard kristallað fosfór, sem sést vel við í smásjá pínulítill flökt. Þessi meginregla að nota enska eðlisfræðingur Ernest Rutherford, til að sanna að atóm hefur miðkjarna. Self-lýsandi mála notaður til að merkja klukkur og önnur tæki eru byggðar á RL. Þeir samanstanda af fosfór og geislavirkra efna, til dæmis þrívetni eða Radium. Impressive náttúrulega ljómi - er Aurora borealis: geislavirk ferli á sólinni losa geiminn gríðarstór helling af rafeindum og jónir. Þegar þeir nálgast jörðina, geomagnetic sviði hennar beini þeim til skautunum. Gas-útskrift ferli í efri lögum andrúmsloftsins og búa til fræga Aurora.

Luminescence: eðlisfræði í ferlinu

Losun sýnilegt Ijós (ie. E. Með bylgjulengdir milli 690 nm til 400 nm) excitation krefst orku, sem er ákvarðað amk Einstein lögum. Energy (E) er jöfn stöðugri Plancks (h), margfaldað með tíðni ljóss (v) eða hraða hennar í lofttæmdum (c), deilt með bylgjulengd sem (k): E = hν = HC / W vlð.

Þannig orka sem þarf fyrir örvun er á bilinu frá 40 Kkal (fyrir rauðir) til 60 kcal (for gult) og 80 hitaeiningar (til fjólublá) á hvert mól af efninu. Önnur leið til að tjá orku - í rafeinda volt (1 eV = 1,6 * 10 ^-12 ERG) - úr 1,8 3.1 eV.

Örvun orka er flutt til rafeinda sem bera ábyrgð á ljómi sem hoppa úr jörðu til þess að hærri einn. Þessi skilyrði eru ákvörðuð með lögum skammtafræði. Ýmsar leiðir af excitation fer eftir því hvort hann kemur fyrir í stökum frumeinda og sameinda, or in combination sameinda sem eiga í kristallinum. Þeir eru framkvæmdar af aðgerð af hraðað agna, svo sem rafeindir dragast jákvæðar jónir eða ljóseindir.

Oft örvun orka er verulega hærri en þarf til að hækka rafeind geislun. Til dæmis, fosfór Luminescence kristal sjónvarp skjár, katóðu rafeindir framleitt með meðal-orku 25.000 volt. Engu að síður, litur blómstrandi ljós er næstum óháð ögn orku. Það er undir áhrifum af vettvangi orkuríka ástandinu á kristal orku miðstöðvar.

flúrperur

Agnimar, vegna þess sem Luminescence á sér stað - þetta ytra eða rafeindir atóm eða sameindir. Í flúrlömpum aðferðum, eins og kvikasilfur atóm er knúinn undir áhrifum af orku í 6,7 eV eða fleiri, lyfta einn af tveimur ytri rafeinda á hærra stig. Eftir aftur sína til jarðar ríkisins munurinn á orku losnar sem útfjólubláu ljósi með bylgjulengd 185 nm. Umskipti milli grunn og öðru stigi framleiðir útfjólubláa geislun á 254 nm, sem síðan getur espa annað fosfór kynslóð sýnilegt ljós.

Þessi geislun er sérstaklega mikil við lágan þrýsting kvikasilfur gufu (10 ^-5 atmosphere) sem er notað gas úrhleðslupera þar sem lítið þrýsting. Þannig um 60% af rafeinda orku er breytt í einlita útfjólubláu ljósi.

Undir miklum þrýstingi, tíðni eykst. Spectra ekki lengur samanstanda af einum línu í litrófi 254 nm, og geislun orka er dreift frá the spsctral línum sem svarar til mismunandi rafrænum stigum: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 og 578 nm. Hár þrýstingur kvikasilfur lampar eru notaðir til lýsingu, þar sem sýnilega 405-546 nm blá-grænt ljós, en umbreyta hluta af geislun á rauðu ljósi með fosfór sem afleiðing verður hvítt.

Þegar gas sameindir eru spennt, ljómi litróf þeirra sýna breið bönd; ekki aðeins rafeindir eru hækkuð í stigum hærri orku en um leið spennt titringi og snúningshreyfingu atóm á heildina er litið. Þetta er vegna þess að titringi og snúningsveltingatími orka sem er af sameindunum eru 10 ^-2 og 10 ^-4 af flutningi orku, sem bæta upp að fram komi fjöld örlítið mismunandi hluti bylgjulengdinni einni hljómsveit. Stærri sameindir hafa nokkur skörun ræma, eitt fyrir hverja tegund umskipti. Geislun sameindirnar í lausn á hagkvæman hátt ribbonlike þeirri sem orsakast af samspili tiltölulega miklum fjölda af örvuðu sameinda og sameindum leysiefnis. Í sameindanna, eins og í atóm sem taka þátt í Luminescence ytri rafeinda sameinda svigrúm.

Flúrljómun og phosphorescence

Þessar skilmálar geta aðgreindar ekki aðeins á grundvelli glóðarinnar heldur einnig á því hvernig það er framleitt. Þegar rafeind er spennt í smáatriði með dvalartíma 10 til ⁸ s, sem það getur auðveldlega snúið aftur til jarðar, losar efnið orku sína í formi flúrljómun. Á meðan á umskipti stendur breytist snúningur ekki. Grunnurinn og spennandi ríki hafa svipaða fjölbreytileika.

Rafeindin getur hins vegar hækkað í hærra orkustig (kallast "spenntur þríhyrningur") með snúningi snúningsins. Í kvörðunarfræði eru umbreytingar frá þremur ríkjum til einstaklingsríkja bönnuð og þar af leiðandi er ævi þeirra miklu lengur. Þess vegna hefur luminescence í þessu tilfelli miklu lengri tíma: fosfórsveiki kemur fram.