Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
5°. Фотолюминесценция возбуждается электромагнитным излучением видимого или ультрафиолетового диапазона и подчиняется правилу Стокса’, длина волны фотолюминесценции обычно больше, чем длина волны возбуждающего света. Квантовое обоснование правила Стокса: при поглощении фотона возбуждающего света с энергией hv возникает фотон с энергией Zivлюм» меньшей чем hv. Избыток энергии hv - Zivjiiom = W, где W — энергия, затраченная на различные процессы, кроме фотолюминесценции.
Обычно W > 0 и Vjiiom < V, т. е. ^jtom > X в соответствии с правилом Стокса. Иногда наблюдается антистоксовое люминесцентное излучение, подчиняющееся условию, противоположному правилу Стокса: Хлюм < X. Это происходит в тех случаях, когда к энергии hv фотона, возбуждающего излучения, добавляется определенная часть энергии теплового движения частиц люминесцирующего вещества,
Avjnmf = hv + akT,
570 ГЛ. VI.2. АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ, ИХ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
где а — коэффициент, зависящий от природы люминесцирую-щего вещества, k — постоянная Больцмана (11.1.4.5°), T — термодинамическая температура.
6°. Энергетическим выходом фотолюминесценции называется отношение энергии люминесцентного излучения к энергии, поглощаемой в стационарных условиях люминофором от источника.
Квантовым выходом фотолюминесценции называется отношение числа фотонов фотолюминесцентного излучения к числу фотонов возбуждающего монохроматического света. Закон Вавилова: квантовый выход фотолюминесценции остается постоянным при изменении длины волны X поглощаемого излучения в стоксовой области (А, < Хлюм) и быстро уменьшается до нуля в антистоксовой области (X > Хлюм). С возрастанием длины волны увеличивается число фотонов, соответствующих одной и той же энергии первичного излучения. Каждый из этих фотонов может вызвать появление фотона Avjiiom. Поэтому с ростом X возрастает энергетический выход фотолюминесценции. Резкое спадание этого выхода при X > Хлюы обусловлено тем, что фотоны с частотой V < с/Хлкт не могут возбуждать частицы люминофора.
7°. Рентгеновским излучением называют электромагнитные волны с длиной волны от IO-14 м до IO-7 м, возникающие при торможении веществом быстрых электронов. Рентгеновское излучение бывает двух типов — тормозное и характеристическое.
При энергиях электронов, не превышающих некоторой критической величины, зависящей от вещества, в котором тормозятся электроны, возникает белое, или тормозное, рентгеновское излучение. Оно излучается тормозящимися электронами и имеет непрерывный, сплошной спектр, ограниченный со стороны малых длин волн некоторой границей А,мин, называемой границей сплошного спектра. Граничная длина волны Ямин зависит от кинетической энергии Wk электронов, вызывающих тормозное излучение, и уменьшается с ростом Wk. Существование Хмин объясняется тем, что максимальная энергия
§ VI.2.5. НЕКОТОРЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛЕКУЛ 571
фотона /ivMaKC рентгеновского излучения, возникшего за счет энергии электрона, не может превышать Wk:
^vMBKC — ^K-
Следовательно, Amhh = c/vMaKC = ch/WK. Это уравнение позволяет по данным о значениях Wk и Я,мин определить постоянную Планка (IX). Этот метод определения в свое время явился одним из наиболее точных и достоверных.
8°. Второй тип рентгеновского излучения — характеристическое рентгеновское излучение атомов вещества — имеет линейчатый спектр и является индивидуальной характеристикой вещества, не изменяющейся при вступлении его в химические соединения. Отсюда следует, что в отличие от оптических спектров характеристическое рентгеновское излучение связано с процессами, происходящими в глубинных застроенных электронных оболочках атомов (VI.2.3.6°), которые не изменяются при химических реакциях атомов. Линейчатые рентгеновские спектры состоят из линий, составляющих несколько серий. У разных элементов обнаруживаются однотипные серии линий, отличающиеся тем, что у атомов более тяжелых элементов сходные серии линий смещены в сторону более коротких волн.
9°. В порядке возрастания длин волн серии характеристического рентгеновского излучения называются соответственно K-, L-, M-, N-сериями. При удалении электрона с одной из внутренних оболочек атома с зарядом ядра Ze на освободившееся место переходит электрон из более удаленной от ядра оболочки и излучается рентгеновский фотон. Так, при удалении электрона из K-слоя переход на нее электронов из L-, M- и т. д. слоев приведет к возникновению Ka-, ІІГр-, Ky-линий, образующих JT-серию.
Частоты V линий характеристического рентгеновского излучения находятся по закону Мозли
Jv = a(Z - b),
где а — постоянная для данной серии линий (в с-1//2), b — постоянная экранирования. Смысл постоянной экранирования заключается в том, что на электрон, совершающий переход, соответствующий некоторой линии, действует не весь заряд ядра Ze, а заряд (Z - Ъ)е, ослабленный экранирующим действием других электронов.
572 ГЛ. VI.2. АТОМЫ, МОЛЕКУЛЫ, ИХ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
§ VI.2.6. Вынужденное излучение. Оптические квантовые генераторы
1°. Атом, находящийся в электромагнитном поле на возбужденном энергетическом уровне, может с некоторой вероятностью перейти под действием поля в низшее состояние. Электромагнитное поле как бы «сваливает» атом с возбужденного уровня вниз, на основной или менее возбужденный уровень. Такой переход сопровождается вынужденным (индуцированным, стимулированным) излучением вещества, вызванным действием на него электромагнитной волны.
