Skan4

cję (świecenie niektórych bakterii, grzybów, owadów') czy wreszcie - fotolumine-scencję (fotony), nazywaną często wprost - luminescertcją. Zjawisko to zostanie omówione w dalszej części rozdziału.

Emisja promieniowania przez ogrzane ciała została omówiona w rozdziale 18. Energię promieniowania niejoni/.ującego wyemitowaną przez obiekt modelowy, jakim jest ciało doskonale czarne, obrazuje powierzchnia pod krzywą f(A, 7) odpowiadająca temperaturze T ciała (ryc. 8.15). Z wykresów tych widać, że dla temperatur do 2500 K emitowane jest promieniowanie termiczne głównie w zakresie podczerwieni.

Na rycinie 23.2 przedstawiono rozkład wypromieniowanej energii t:(A. /) dla ciała doskonale czarnego w wyższych temperaturach. Zacieniowana powierzchnia pod każdą z krzywych obrazuje energię wypromicniowanego światła (V1S). Powierzchnie na prawo - energię wyemitowanego promieniowania podczerwonego (IR), powierzchnie na lewo - energię wyemitowanego promieniowania nadfioletowego (UW). Światło pojawia się w widmie dopiero po ogrzaniu ciała do około 1500 K, promieniowanie nadfioletowe - przy około 3500 K. Wynika z tego, że wzbudzone termicznie ciała są wydajnym źródłem promieniowania podczerwonego, a tylko w niewielkim stopniu światła. Nic są one natomiast wydajnym źródłem promieniowania nadfioletowego. W życiu codziennym spotykamy się z tym problemem przy zakupie żarówki. Dylemat może polegać na tym: kupie tańszą z włóknem żarowym (mniej wydajną) czy droższą - luminescencyjną (bardziej wydajną)?

23.3. Absorpcja promieniowania nicjonizującego przez atomy i cząsteczki

Marian Kucharski

Mamy próbkę złożoną z atomów lub cząsreczek jednego rodzaju. Kierujemy na nią wiązkę fotonów promieniowania niejonizująccgo o różnych energiach. Co się stanic z tymi fotonami? Mogą one zostać zaabsorbowane przez atomy (cząsteczki), jeżeli ich energia będzie równa energii dozwolonych przejść elektronowych: w atomach - z orbitali atomowych o wyższych energiach na orbitale o niższych energiach, w cząsteczkach - pomiędzy orbitalami molekularnymi. Na rycinie 23.1 a, b zjawisko to obrazują strzałki pomiędzy orbitalami (atomowymi, molekularnymi), pomiędzy którymi nastąpiły przejścia związane z absorpcją fotonów.

W cząsteczkach oprócz energii elektronowej E_c mamy jeszcze energię oscylacyjną £„ i energię rotacyjną £,. Każda z nich jest skwantowana, to znaczy może przyjmować ściśle określone wartości. Całkowita energia E cząsteczki, przy zaniedbaniu energii jąder atomowych oraz sprzężeń pomiędzy ruchami oscylacyjnymi i rotacyjnymi, jest równa sumie tych energii (patrz rozdz. 4.3):

£=£_c + £₀ + £_t    (23.2)

Cząsteczka pochłonie fotony, których energia h v spełnia warunek:

gdzie: AF.0 AE_a. AE, - różnice energii pomiędzy poziomami energetycznymi, odpowiednio: elektrono wytru. oscylacyjnymi i relacyjnymi, pomiędzy którymi «ą dozwolone przejścia określone przez prawa mechaniki kwantowej; A£_t» A£₀ » AE_r

Zakresy energii przejść elektronowych, oscylacyjnych, rotacyjnych, tj. zakresy energii fotonów (odpowiadające im długości fal) promieniowania niejonizująccgo. które mogą być pochłonięte przez cząsteczki przedstawiono na rycinie 23.3.

0	2; 4	A 6 8	> 10	12	14	16	18	20 E10-^19J
©	_1—_1_	-1-1—	-1-	—J-	-1-	-^1-	—•-	—^1-►

Ryc. 23.3. Energie fotonów (niżej - odpowiadające im długości fal) potrzebne do wzbudzeń: elektronowych (A£_e). oscylacyjnych (AEJ. rotacyjnych (A£_f) cząsteczek.

Z ryciny 23.3 wymka, że wzbudzone stany elektronowe cząsteczek powstają po zaabsorbowaniu przez nie fotonów promieniowania nadfioletowego, światła lub promieniowania z zakresu bardzo bliskiej podczerwieni, wzbudzenia oscylacyjne -promieniowania podczerwonego (środkowy zakres podczerwieni: 3500-12 500 nm), wzbudzenia rotacyjne - promieniowania podczerwonego z dalekiej podczerwieni (40 -125 pm).

Zatem pierwotnym zjawiskiem przy oddziaływaniu na cząsteczki promieniowania niejonizująccgo jest absorpcja przez nic fotonów tego promieniowania, o odpowiednich energiach. W wyniku absorpcji fotonów cząsteczki przechodzą do stanów' wzbudzonych. Szczególnie ważne, jeśli idzie o możliwe późniejsze następstwa, są wzbudzone stany elektronowe cząsteczek.

Zjawisko absorpcji przez cząsteczkę M fotonu światła bądź promieniowania UV i jej przejście do wzbudzonego stanu elektronowego (M*) zapisujemy symboliczjiic:

M ——> M*    (23.4)

735