0336

podlegające prawu Kirchhoffa świecenie termiczne oraz nie podlegające temu prawu świecenie luminescencyjne, zwane również świeceniem zimnym lub jarzeniem.

W niniejszym rozdziale poruszone zostaną tylko te zagadnienia z optyki, które bądź nie mieściły się w programie szkoły średniej lub mają ważniejsze zastosowania dla biofizyki i fizyki medycznej.

18.1.1. Luminescencja

U podstaw zjawisk każdego świecenia, a więc i luminescencji, leży zawsze wzbudzenie atomów lub cząsteczek. Luminescencja polega na świeceniu nictermicznym.

Bodźcami pobudzającymi do zimnego świecenia ciał mogą być: światło, energia elektryczna, chemiczna jak również energia mechaniczna. W zależności od rodzaju energii bodźca wyróżniamy odpowiednio: fotoluminescencję, elektroluminescencję, che-miluminescencję oraz mechanoluminescencję.

Luminescencja występuje tak w ciałach stałych, jak w cieczach i gazach. W zależności od złożoności procesu emisji światła, wyróżniamy dwa typy luminescencji — fluores-cencję i fosforescencję. Fluorescencja zachodzi, gdy elektron przechodzi bezpośrednio ze stanu wzbudzonego do stanu o niższej energii. Fosforescencja charakteryzuje się złożonością zjawiska. Wzbudzony atom czy cząsteczka nim przejdzie do stanu podstawowego, znajdzie się w stanie metatrwałym (o dłuższym czasie życia, dłuższym niż 10~⁸ s).

Czas wygaszania fluorescencji jest zazwyczaj krótszy niż fosforescencji i często służy (choć nie jest to zbyt ścisłe) za podstawę do odróżniania tych dwóch rodzajów świecenia. Czas zaniku luminescencji może się zmieniać od milionowych części sekundy do kilku dni.

W zjawisku fotoluminescencji słuszne jest na ogół prawo Stokesa, które głosi, że długość fali }._p światła pobudzającego ciało do świecenia powinna być mniejsza od długości fali światła luminescencyjncgo. Jeśli energia fotonu pobudzającego jest E_p = /iv , a energia fotonu emitowanego podczas luminescencji jest E_e = Av_e, wówczas h'J_e = hv_p—fV, a stąd wynika, że h_p < Dzieje się tak dlatego, ponieważ część energii (IV), jaką atom albo cząsteczka uzyskały podczas wzbudzenia — zostaje w zderzeniach przekazana innym molekułom (tzw. przejścia bezpromieniste).

Zjawisko fotoluminescencji znajduje liczne zastosowania praktyczne i laboratoryjne. Oprócz tzw. farb świecących (stosowanych szeroko do oznakowań w ruchu drogowym czy w celach reklamowych), stosuje się również farby świecące pod wpływem światła niewidzialnego (nadfioletu) do różnych celów będących przedmiotem zainteresowań kryminalistyki.

W badaniach biologicznych stosowane są często barwniki fluoryzujące, którymi barwi się preparat}' histologiczne, co przy obserwacjach dokonywanych za pomocą mikroskopu luminescencyjncgo, niejednokrotnie dostarcza dodatkowych informacji w zakresie badanych struktur.

Znane (choć niezupełnie jeszcze zbadane) zjawisko świecenia luminolu pod wpływem działania katalitycznego hemoglobiny jest wykorzystywane przez medyków sądowych i kryminologów do badań różnego rodzaju plam krwawych.

Elektroluminescencja jest świeceniem ciał pobudzonych energią elektryczną. Z często obserwowanych przykładów można tu wymienić świecenie gazów rozrzedzony cli w czasie przepływu przez nie prądu elektrycznego (neony). W laboratoriach medycznych spotykamy się z elektroluminescencją różnego rodzaju lamp oscyloskopowych, na których

342