II. Механизм возникновения люминесценции

Люминесценция – квантовый процесс, механизм которого объясняется с позиций квантовой механики. Он пока не изучен до конца, но в упрощенном варианте объясняется следующим образом: (с помощью постулатов Бора). Кванты света при воздействии на атом вещества переводят один или несколько электронов на более высокие энергетические уровни, соответствующие возбужденному состоянию атома.

Е₂ > Е₁ Е₁ < Е_n < Е₂

hν Iлюм – квант люм. при прямом переходе

hν IIлюм – квант люм. при ступенчатом переходе

Е возбужденный уровень

Е 2 промежуточный уровень

1

Е основной уровень

При обратном переходе его на основной уровень излучается фотон с энергией, равной энергии перехода. Обратный переход может быть либо прямым (1), либо ступенчатым (2) через промежуточный уровень. При этом испускается квант излучения (hν люм)

hν _люм = Е₂ - Е₁

Люминесцентное свечение, вызванное прямым переходом, характерно для паров металла и газов (линейчатый спектр). Ступенчатый переход характерен для растворов веществ, имеющих сложные молекулы.

Основные характеристики люменесценции.

1. Спектр возбуждения – это совокупность тех длин волн возбуждающего излучения, которые при поглощении в наибольшей степени вызывают люминесценцию.

2. Спектр люминесценции (излучение) – это совокупность тех длин волн, из которых состоит излучение люминесценции.

Энергетический выход – безразмерная величина, равная отношению энергии люминесценции к поглощенной энергии

В _эн = Е _люм = hν _люм = ν _люм = λ _погл.

Е _п hν _погл. ν _погл. λ _люм

4. Квантовый выход – безразмерная величина, равная отношению числа

квантов излучения люминесценции (N люм.) к числу квантов поглощен

ного возбуждающего излучения (N погл.).

В _кв = N _люм

N _погл.

Для флуохромов (красителей) В кв составляет:

- флуоресцин в воде – 0,8

- акридиновый оранжевый в воде – 0,08

- редамин в воде – 0,25

С возрастанием В кв увеличивается чувствительность реакции на вещество по его люминесценции.

Основные факторы, влияющие на люминесценцию

- Вид вещества.

- РН среды (флуоресцин хорошо люминесцирует в водной щелочной среде, и плохо – в кислой).

- Температура (при ↑ t0С, люминесц. ↓).

- Концентрация люминесцентного вещества.

- Интенсивность возбуждающего излучения.

- Присутствие посторонних веществ