Мета роботи – вивчити явища люмінесценції та перевірити правила Стокса.
Прилади: монохроматор УМ – 2, джерело випромінювання, лінза, фільтр, люмінофор.
Теоретичні відомості
Випромінювання тілами електромагнітних хвиль (свічення тіл) завжди є результатом переходів електронів у збуджених атомах речовини у стани з нижчою енергією.
Найбільш поширеним є теплове випромінювання, зумовлене нагріванням тіл, - це випромінювання тілом електромагнітних хвиль за рахунок його внутрішньої енергії.
Всі види свічення, які виникають за рахунок будь – якого джерела енергії, крім теплової енергії, об’єднує спільна назва - люмінесценція. За означенням С.І. Вавілова люмінесценцією називається випромінювання, надлишкове над тепловим випромінювання тіла при даній температурі, з тривалість, що значно перевищує період світлових коливань.
В залежності від тривалості свічення люмінесценція поділяється на флюоресценцію – свічення, що швидко згасає, та фосфоресценцію, яка існує тривалий час після припинення дії збудника.
За механізмом елементарних процесів розрізняють резонансну, спонтанну, рекомбінаційну і вимушену люмінесценцію.
Для люмінесценції виконується правило Стокса: максимум інтенсивності у спектрі люмінесценції зсувається порівняно з максимумом у спектрі поглинання у бік більших довжин хвиль. Якщо тіло поглинає фотон з частотою (0 і енергією (0 = h(0 то енергія поглинання частково віддається фотону люмінесценції (1 = h(1, а частково перетворюється у інші види енергії (.
h(0= h(1+( (1)
Оскільки ((0, то (0((1, а (1((0
((С ( (, С – швидкість світла
Відношення енергії випромінювання до енергії, що поглинається називається енергетичним виходом люмінесценції.
(((випр ( (погл (2)
Величина ( залежить від речовини, наявності домішок, для рідин від розчинника та його концентрації.
Опис експериментальної установки
Від джерела світла 1, захищеного кожухом 2, випромінювання проходить через фільтр 3 і збуджує фотолюмінісценцію люмінофора 4, свічення якого фокусується лінзою 5 на вхідну щілину монохроматора 6 для спектрального аналізу. Принципова схема монохроматора в основному аналогічна схемі спектроскопа. Відмінність полягає у тому, що обертаючи барабан 8, можна повертати призму монохроматора скеровувати в поле зору спостерігача вузькі ділянки спектру.
Порядок виконання роботи
Завдання 1 Градуювання монохроматора
Ввімкнути джерело світла 1 згідно з інструкцією, що є на робочому місці.
Ввімкнути освітлення монохроматора.
лінзою 5 сфокусувати випромінювання лампи 1 на вхідну щілину монохроматора 6.
з допомогою окуляра 7 досягти чіткого зображення спектральних ліній і покажчика в центрі поля зору.
плавно обертаючи барабан 8, прослідкувати за переміщенням спектральних ліній відносно покажчика.
проградуювати монохроматор, тобто сумістити по черзі кожну спектральну лінію з покажчиком і встановити відповідність між довжинами хвиль ( в спектрі випромінювання і відповідними їм поділками барабана 8. Результати записати у таблицю (довжини хвиль у спектрі випромінювання лампи вказані на робочому місці).
Таблиця результатів вимірювання
Колір спектральної лінії


(


(



побудувати графік залежності n=f(()
Завдання 2
Вивчення явища люмінесценції і перевірка закону Стокса
вставити в пази на кожуху освітлювача фільтр і люмінофор.
обертаючи барабан 8, знайти в полі зору спектральні лінії, що відповідають свіченню люмінофора; записати відповідні їм поділи барабана.
з графіка градуювання монохроматора знайти довжини хвиль в спектрі люмінесценції.
перевірити виконання правила Стокса
знайти енергію кванта випромінювання, що збуджує люмінесценцію, і енергію квантів свічення люмінофора. Використовуючи співвідношення (1), знайти ( - частину енергії кванта збудження, яка переходить в інші види енергії.