Люминесценция конденсированных сред. Иванов Н.А. - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГУ | Иркутск

Составители: 

Рубрика: 

7
Лабораторная работа № 2
Выход люминесценции. Влияние реабсорбции и вторичной люминесценции на
выход. Закон Вавилова. Антистоксово падение выхода. Методы измерения
выхода
Теория
1. Выход люминесценции – важнейшая величина, определяющая кпд
преобразования энергии источника возбуждения в энергию люминесценции.
Энергетическим выходом называют отношение мощности люминесценции к
поглощаемой мощности возбуждения. Квантовый выход – отношение числа
излучаемых к числу поглощаемых квантов. При этом, конечно, подразумевается, что
мощность или число квантов в единицу времени просуммированы по направлениям
излучения и по спектру люминесценции. Предполагается, что измерения
производятся в стационарном режиме, то есть при постоянной мощности источника
возбуждения.
Отличие квантового выхода от единицы вызваны процессом тушения
люминесценции – осуществлением безызлучательных переходов между уровнями
энергии. Зависимость выхода люминесценции от интенсивности возбуждения
свидетельствует о нелинейных процессах.
Различают внутрицентровой выход и выход ”внешний” (или технический),
обусловленный наличием границы двух сред с разными коэффициентами
преломления. Элементарный объем люминесцирующего вещества в случае
неполяризованной люминесценции испускает сферически симметрично. Однако при
преломлении на границе происходит изменение яркости. Пусть наблюдается
люминесценция в среде с показателем преломления n через плоскую границу. Тогда
поток люминесценции, который внутри среды распространялся в элементе телесного
угла (рис. ) dΩ = sinθ dθ dφ, будет распространяться вне среды в телесном угле dΩ` =
sinθ` dθ` dφ` (θ и φ – полярный и азимутальный углы). Пренебрегая потерей на
отражение, можно выразить величину этого потока через соответствующие яркости
DS = B cos θ dΩ = B` cosθ` dΩ`.
Очевидно, что dθ = dθ`. Для нахождения соотношения между dθ и dθ` примем
во внимание закон преломления
n sinθ = sinθ`.
Возводя это равенство в квадрат и дифференцируя, получим
n
2
sin θ cos θ dθ = sinθ` cosθ` dθ`.
Отсюда B` = B/ n
2
, то есть яркость люминесценции,наблюдаемой через
плоскую границу, уменьшается в n
2
раз. Это есть следствие того, что часть потока
люминесценции испытывает полное отражение и выходит из данного объема по
другому направлению или, если объем имеет правильную форму и гладкие границы,
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                                          Лабораторная работа № 2

          Выход люминесценции. Влияние реабсорбции и вторичной люминесценции на
           выход. Закон Вавилова. Антистоксово падение выхода. Методы измерения
                                          выхода

                                                        Теория

               1. Выход люминесценции – важнейшая величина, определяющая кпд
         преобразования энергии источника возбуждения в энергию люминесценции.
         Энергетическим выходом называют отношение мощности люминесценции к
         поглощаемой мощности возбуждения. Квантовый выход – отношение числа
         излучаемых к числу поглощаемых квантов. При этом, конечно, подразумевается, что
         мощность или число квантов в единицу времени просуммированы по направлениям
         излучения и по спектру люминесценции. Предполагается, что измерения
         производятся в стационарном режиме, то есть при постоянной мощности источника
         возбуждения.
               Отличие квантового выхода от единицы вызваны процессом тушения
         люминесценции – осуществлением безызлучательных переходов между уровнями
         энергии. Зависимость выхода люминесценции от интенсивности возбуждения
         свидетельствует о нелинейных процессах.
               Различают внутрицентровой выход и выход ”внешний” (или технический),
         обусловленный наличием границы двух сред с разными коэффициентами
         преломления. Элементарный объем люминесцирующего вещества в случае
         неполяризованной люминесценции испускает сферически симметрично. Однако при
         преломлении на границе происходит изменение яркости. Пусть наблюдается
         люминесценция в среде с показателем преломления n через плоскую границу. Тогда
         поток люминесценции, который внутри среды распространялся в элементе телесного
         угла (рис. ) dΩ = sinθ dθ dφ, будет распространяться вне среды в телесном угле dΩ` =
         sinθ` dθ` dφ` (θ и φ – полярный и азимутальный углы). Пренебрегая потерей на
         отражение, можно выразить величину этого потока через соответствующие яркости
                                     DS = B cos θ dΩ = B` cosθ` dΩ`.
               Очевидно, что dθ = dθ`. Для нахождения соотношения между dθ и dθ` примем
         во внимание закон преломления
                                                n sinθ = sinθ`.
               Возводя это равенство в квадрат и дифференцируя, получим
                                     n2 sin θ cos θ dθ = sinθ` cosθ` dθ`.
               Отсюда B` = B/ n2, то есть яркость люминесценции,наблюдаемой через
         плоскую границу, уменьшается в n2 раз. Это есть следствие того, что часть потока
         люминесценции испытывает полное отражение и выходит из данного объема по
         другому направлению или, если объем имеет правильную форму и гладкие границы,

                                                                                         7

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

Страницы