Ультрафиолетовые лазеры и люминофоры

[Leuchtkäfer]

Это довольно частая ситуация. Многие твердые прозрачные пластики содержат не-помню-что. Для видимого света они совершенно прозрачны, а ультрафиолет поглощают и светятся от него синим. Какая-нибудь прозрачная коробочка вроде коробки от компакт-диска с вероятностью 70% обладает таким свойством. Посветите ультрафиолетом - увидите. На ярком солнце такие коробочки приобретают слегка голубоватый оттенок - примешивается флюоресценция.

Какую-то флюоресцентную добавку имеет бесцветный термоклей. При освещении УФом довольно ярко светится.

[Gall]

Какую-то флюоресцентную добавку имеет бесцветный термоклей. При освещении УФом довольно ярко светится.

Ту же самую, наверное. Кстати, не всякий (у меня одна палка светилась, другая нет).

 

Вообще веществ, светящихся СИНИМ, в быту очень много. Мы когда-то рисовали "невидимые надписи" клеящим карандашом для бумаги. Реже встречается флюоресценция других цветов, причем всегда за счет известных органических красителей, очевидно определяющихся по цвету предмета, или очень редко - зеленым от сульфида цинка. Единственное исключение в быту - минералы в ювелирных украшениях, они светятся как им положено.

 

Я иногда показываю гостям такой фокус - вкручиваю лампу Вуда вместо обычной лампочки в люстру.

[Jarro]

Мне конечно очень стыдно, что я тут спрашиваю, когда теорию не знаю.

Тем не менее, если вкратце можно объяснить - почему синий от органики ? Играют ли роль эмиссионные спектры кислорода/углерода ?

 

И еще. Читал про триболюминесценцию (также синюю, кстати), наблюдающуюся в обычном скотче. А также про то, что если это делать в вакууме, то "электронам не будет ничего мешать и они могут переходить ещё на более далёкие энергетические уровни в атоме" и будет вместо синего излучения генерироваться рентгеновское и т.д. Так вот вопрос: флуоресценция и фосфоресценция веществ сильно ли зависит от качественного и количественного состава воздуха атмосферы ? Как ?

[Gall]

Мне конечно очень стыдно, что я тут спрашиваю, когда теорию не знаю.

Тем не менее, если вкратце можно объяснить - почему синий от органики ? Играют ли роль эмиссионные спектры кислорода/углерода ?

Нет, не играют. Играет роль последовательность связей в молекуле (простая, двойная, ароматическая). Цепь связей образует своего рода "пружинку" или "качели", создавая какую-то определенную структуру энергетических уровней. Часть молекулы, отвечающая за это, называется "хромофорной группой". Природа флюоресценции и обычной окраски тут примерно одинакова.

 

Почему именно синий цвет - не знаю. Совпадение. Органические красители вообще бывают всех цветов. Скорее всего (моя личная догадка, не уверен) тут дело в том, что синим светятся "бесцветные" вещества. То есть все их линии спектра поглощения лежат за пределами видимой области. Ближайшие эмиссионные переходы оказываются лишь чуть-чуть ниже по энергии, поэтому скорее всего будут фиолетовыми, синими, в крайнем случае зелеными. Если же вещество склонно к эмиссии в красно-оранжевой области, то оно скорее всего будет поглощать в сине-зеленой, а потому бесцветным уже не будет.

 

Общее эмпирическое (нестрогое) правило: если что-то ярко флюоресцирует, то цвет его свечения в ультрафиолете обычно мало отличается от цвета при обычном освещении. Белый для глаза предмет может на самом деле иметь "ультрафиолетовый" цвет (синее свечение можно считать "мало отличающимся" от этого цвета).

 

И еще. Читал про триболюминесценцию (также синюю, кстати), наблюдающуюся в обычном скотче.

Я не уверен, что это "настоящая" триболюминесценция. Скотч очень склонен к электризации при разматывании/отклеивании, поэтому тут могут быть просто электрические разряды в воздухе. Строго говоря, тут нет четкой границы между явлениями. Триболюминесценция - это электрический разряд в толще самого разрушаемого тела, происходящий до окончания разрушения. Чтобы избежать путаницы, иногда используют термин "фрактолюминесценция" для обозначения искр между половинками разрушенного тела.

 

А также про то, что если это делать в вакууме, то "электронам не будет ничего мешать и они могут переходить ещё на более далёкие энергетические уровни в атоме" и будет вместо синего излучения генерироваться рентгеновское и т.д. Так вот вопрос: флуоресценция и фосфоресценция веществ сильно ли зависит от качественного и количественного состава воздуха атмосферы ? Как ?

Вот тут речь все-таки об электризации. Разматываемый рулон скотча - это генератор Ван де Граафа. Если работа выхода электронов с поверхности скотча невелика (верю), то в вакууме может получиться обычная рентгеновская трубка с холодным катодом. Высокое напряжение есть, электроны в вакуум выходят - этого достаточно.

Изменено 17 Января, 2012 в 13:04 пользователем Gall

[Jarro]

Нет, не играют. Играет роль последовательность связей в молекуле (простая, двойная, ароматическая). Цепь связей образует своего рода "пружинку" или "качели", создавая какую-то определенную структуру энергетических уровней. Часть молекулы, отвечающая за это, называется "хромофорной группой". Природа флюоресценции и обычной окраски тут примерно одинакова.

Вы вот много рассказывали, что работали в области расчёта хим. соединений, применяли Уравнение Шрёдингера, рассчитывали ЭО и т.д.

А можно ли как то рассчитать люминесценцию вещества ? (самоактивированного, флуоресцентной органики)Спрогнозировать спектр излучения, например. Как вы и говорили, он скорее всего после УФ-зарядки будет совпадать с цветом в нормальном состоянии, но так ли просто рассчитать цвет флуоресцентного соединения ?

Изменено 17 Января, 2012 в 16:46 пользователем Jarro

[Jarro]

Если подсоединить газоразрядную лампу, грубо говоря, к динамо-машине, что на уроках физики. Конденсированный разряд, подаваемый на лампу, сможет ионизировать газы внутри ? Конечно, относительный вопрос, т.к. нужно знать ёмкость конденсаторов, лампу и т.д.

Изменено 17 Января, 2012 в 18:41 пользователем Jarro

[Leuchtkäfer]

Если подсоединить газоразрядную лампу, грубо говоря, к динамо-машине, что на уроках физики. Конденсированный разряд, подаваемый на лампу, сможет ионизировать газы внутри ? Конечно, относительный вопрос, т.к. нужно знать ёмкость конденсаторов, лампу и т.д.

Вы, возможно, имеете в виду электрофорную машину (электростатическую)? Она дает приличное напряжение, порядка 15-30 КВ, его будет достаточно для электрического пробоя большинства газоразрядных ламп. От емкости конденсаторов будет зависеть величина импульсного тока, проходящего через лампу. Единственный минус, мощность этого генератора довольно мала, лампа будет вспыхивать, но неярко.

 

По поводу органических люминофоров: если смотреть по книгам Красовицкого, большая часть их действительно работает в диапазоне от синего до желто-зеленого цветов. Довольно много оранжевых, а вот красные по пальцам можно перечесть.

 

Добавки люминофоров в различные полимеры нужны, насколько я помню, для увеличения их фотохимической устойчивости.

Ультрафиолет Солнца довольно быстро разрушает полимеры, но люминофор конвертирует его в синий свет, безвредный для пластика

[Gall]

Вы вот много рассказывали, что работали в области расчёта хим. соединений, применяли Уравнение Шрёдингера, рассчитывали ЭО и т.д.

А можно ли как то рассчитать люминесценцию вещества ? (самоактивированного, флуоресцентной органики)Спрогнозировать спектр излучения, например. Как вы и говорили, он скорее всего после УФ-зарядки будет совпадать с цветом в нормальном состоянии, но так ли просто рассчитать цвет флуоресцентного соединения ?

Рассчитать можно. Органикой по работе я не занимался, но некоторое время назад хотел вспомнить, как это делается, и посчитать себе оптические свойства сенсибилизатора для фотополимера. Расчет "цвета", вообще говоря, один из самых сложных расчетов, потому что его результат очень неустойчив по малым погрешностям, большой риск попасть пальцем в небо из-за неточности входных данных. Практически это делается готовыми программами, но довольно хлопотно. За оптику в значительной мере отвечают колебательные и вращательные спектры молекул (фононные состояния), их считать долго и противно.

 

Газ в люминесцентной лампе ионизируется не только от электрофорной машины, но даже и от наэлектризованной расчески. Все зависит от размера лампы. Высокое напряжение электроникой получить нетрудно, ионизацию - тоже. Единственная тонкость - ртутные люминесцентные лампы так зажигать трудно, потому что в них большая часть ртути находится исходно в жидком состоянии, и для правильной работы лампу надо разогреть.

 

Ионизация от высокого напряжения легко получается не только в лампе, но даже и в воздухе при атмосферном давлении. Можно добиться даже лазерной генерации в азоте воздуха (вращательный переход 337.1 нм).

[Leuchtkäfer]

http://www.membrana.ru/particle/17155 Как думаете, нельзя ли как-нибудь перевести излучение в видимую область? Какую-либо комбинацию активаторов как в антистоксовом люминофоре...?

[Gall]

http://www.membrana.ru/particle/17155 Как думаете, нельзя ли как-нибудь перевести излучение в видимую область? Какую-либо комбинацию активаторов как в антистоксовом люминофоре...?

Проще уровни подвинуть повыше. Вообще тут надо разбираться, как это получается.

 

Еще я не уверен, что соединение длительно устойчиво. Подобные керамики имеют очень капризный состав, их свойства обычно связаны с маленькой нестехиометрией по кислороду. На воздухе (а иногда и самопроизвольно при хранении) они могут, как говорят, "разлагаться" (в кавычках, потому что речь скорее об окислении или восстановлении по кислороду; "разложение" - устоявшийся жаргонный термин для любой несанкционированной реакции в образце). Во всяком случае, многие высокотемпературные сверхпроводники именно так себя вели. И повторяемость у таких опытов очень плохая - нестехиометрию по кислороду трудно контролировать (все это получается при отжиге в атмосфере чистого кислорода).