Люминесценция

Люминесценция — холодное свечение тел, не связанное с их нагревом до высокой температуры. Люминесценция может быть вызвана действием на тела света (фотолюминесценция), потока электронов (катодолюминесценция), энергии химической реакции (хемолюминесценция) и др. Свечение некоторых бактерий, рыб, насекомых называют биолюминесценцией. Люминесценцию, исчезающую одновременно с прекращением возбуждения люминофора (вещества, способного люминесцировать), называют флюоресценцией, а длящуюся в течение заметного промежутка времени после прекращения возбуждения — фосфоресценцией. См. также Люминесцентный анализ, Люминесцентная микроскопия.

Люминесценция (от лат. lumen, luminis — излучение, свет) — избыточное излучение вещества сверх его нормального при данной температуре теплового излучения и по длительности превышающее период колебания световых волн. Причиной люминесценции является какое-либо воздействие на данное вещество, приводящее к переходу его молекул в возбужденное состояние. Часть поглощенной при этом веществом энергии выделяется затем в виде энергии люминесцентного свечения (эта часть, выраженная в процентах, называется энергетическим выходом люминесценции). По способу возбуждения люминесценция подразделяется на фотолюминесценцию (возбуждаемую светом), хемилюминесценцию (возбуждаемую за счет энергии экзогенных химических реакций; частный случай ее — биолюминесценция, например, свечение светляков). Кроме того, известны рентгенолюминесценция, радиолюминесценция, катодолюминесценция, электролюминесценция. По длительности люминесценцию разделяют на флюоресценцию, при которой свечение длится практически пока действует возбуждающее воздействие, и фосфоресценцию, когда свечение продолжается и после прекращения возбуждающего воздействия.



Свойством люминесцировать могут обладать твердые, жидкие и газообразные вещества. Под действием невидимого глазом ультрафиолетового излучения фотолюминесцируют многие вещества, давая ультрафиолетовое или видимое свечение различных цветов. Под действием видимого света, главным образом фиолетового, синего и зеленого, могут заметно фотолюминесцировать лишь некоторые классы соединений. К ним относятся ароматические соединения с двойными сопряженными связями, красители, порфирины и их производные. Свойство люминесценции используется в люминесцентном анализе (см.).

Свечение при фотолюминесценции можно наблюдать, как показано на рисунке. Если вместо глаза наблюдателя установить фотоэлемент с усилителем, получится флюориметр. Флюориметр пригоден и для количественного определения концентрации люминесцирующего вещества в растворе или в прозрачной твердой фазе при поглощении возбуждающего люминесценцией света не более чем на 20— 30%.

Свет люминесценции можно разложить в спектр, который, как и спектр поглощения, определяется молекулярным составом вещества. Регистрация спектров люминесценции производится спектрофлюориметрами. У газов спектры обычно линейчатые, а у сложных соединений в растворе или в твердом состоянии — это широкие размытые полосы (или полоса), смещенные в длинноволновую часть спектра по отношению к полосе поглощения. Интенсивность люминесценции может значительно понижаться и даже падать до нуля при добавлении к раствору или суспензии, которые содержат флюоресцирующее вещество, некоторых соединений-тушителей вследствие взаимодействия молекул тушителя с молекулами люминесцирующего вещества в результате либо соударений, либо образования комплексов. Переход люминесцирующего соединения в агрегированное состояние (имеющий место в концентрированных растворах или в многокомпонентных биологических объектах) существенно изменяет все люминесцентные характеристики вещества. Люминесценция находит практическое применение в производстве, физике, химии, геологии, биологии, судебной экспертизе, медицине и пищевой промышленности.

Фотолюминесценция (схема наблюдения); 1 — источник возбуждающего света; 2 — глаз наблюдателя; 3 — светофильтр, пропускающий только свет, возбуждающий люминесценцию; 4 — прозрачный светофильтр только для света люминесценции; 5 и 6 — линзы; 7 — флюоресцирующий объект.