Техника - молодёжи 1951-03, страница 4

• I

Скорость света в пустоте равна 300 ООО км в сек. Электрон в пустоте может иметь скорость от 0 до 300 ООО км в сск. Скорость света в воде равна 225 ООО км в сек. Электрон в воде может обогнать свет. Здесь его скорость может, как и в пустоте, иметь значения от 0 и почти до 300 ООО км в сек. Электрон, летящий со сверхсветовой скоростью, порождает

свечение.

Теперь несколько расширим круг нашего знакомства с люминесцирующими веществами. Возьмем три образца сернистого цинка с различными (примесями: с медью, марганцем и серебром. Мы можем убедиться, что по характеру свечения эти три образца отличаются друг от друга. Образец с медью, как мы знаем, дает зеленое свечение, образец с марганцем — оранжевое, а с серебром—голубое. Занявшись исследованием этих веществ повнимательнее, мы могли бы обнаружить, что в темноте образец с серебром перестает светиться раньше, чем образец с медью. Нагревая эти вещества, мы бы убедились, что при некоторой температуре образец с серебром уже утратил способность светиться, а с медью ярко светится. Одни вещества могут светиться сутки, а другие перестают светиться через одну стомиллионную долю секунды. Одни могут светиться на холоду, а другие при нагревании. Одни могут испускать видимый свет, другие—ультрафиолетовый, а третьи — невидимые инфракрасные лучи. В многообразных технических применениях могут потребоваться и первые, и вторые, и третьи (вещества. Отсюда требование: надо уметь искусственно создавать вещества, которые светились бы в тех условиях, в каких мы хотим, и давали бы свечение такое, -какое нам требуется. В лабораториях, руководимых С. И. Вавиловым, было создано много светящихся веществ для различных технических целей.

Но помимо этой задачи, представляющей непосредственный практический интерес, имеются другие причины, заставляющие внимательно изучать свечение веществ. Яркость свечения, количество световой энергии, запасаемой веществам, цвет свечения и его длительность зависят от •строения вещества, от различных физических процессов, которые протекают в веществе от момента поглощения света до момента его испускания. Излучаемый свет представляет собой как бы радиограмму, в которой рассказывается о свойствах и .строении излучающего вещества и о существе тех процессов, которые происходят в веществе от момента поглощения света до момента его испускания. Надо суметь эту радиограмму расшифровать и прочесть, и тогда нам откроется многое из того, что происходит в недрах вещества.

На протяжении более чем тридцати лет J И. Вавилов исследовал явления люминесценции. Очень давно им был поставлен вопрос: какая часть поглощенной лучистой энергии превращается в свет люминесценции? Отношение излученной энергии к поглощенной он назвал выходом люминесценции. Это очень важная величина. Она представляет собой коэфициент полезного действия преобразований лучистой энергии, произведенных люминесцирующим веществом. С. И. Вавилов произвел измерения этой величины для ряда

и установил, что в некоторых случаях она может превышать 70 процентов. Следовательно, вещество может производить (Преобразования лучистой энергии с хорошим коэфициентом полезного действия.

Исследования зависимости выхода люминесценции растворов от длины волны возбуждающего света привели к установлению закона, который теперь называют законом Вавилова. Согласно этому закону, в очень широком интервале длин волн возбуждающего света отношение числа испускаемых веществом квантов света к числу поглощаемых не зависит от длины волны. При некоторой длине волны это отношение быстро падает к нулю.

Но и при неизменной длине волны возбуждающего света выход люминесценции раствора зависит от посторонних примесей, концентрации растворенного вещества и температуры. С. И. Вавилов создает теорию люминесценции растворов, в которой учитывается влияние всех этих причин на выход люминесценции.

За работы по люминесценции растворов в 1943 году ему была присуждена Сталинская премия.

Крупным достижением науки было открытие, совершенное под непосредственным руководством С. И. Вавилова, нового вида излучения, которое теперь называется излучением Черенкова. Это открытие связано с исследованием явлений люминесценции. П. А. Черенков заметил, что при облучении жидкостей гамма-лучами радия, кроме свечения люминесценции, возникает другое слабое свечение, свойства которого отличались от свойств люминесценции. Оно существовало в тех химически чистых жидкостях, в которых люминесценция не наблюдалась, 'оно не ослаблялось примесями, которые ослабляли люминесценцию. В противоположность люминесценции длины волн этого излучения не зависели от природы светящейся жидкости. В результате внимательнейшего изучения свойств этого свечения была выяснена его природа. Было установлено, что попадающие в жидкость гамма-лучи радиоактивного вещества отрывают от молекул жидкости электроны и сообщают им скорость большую, чем скорость света в этой жидкости. Излучение Черенкова возникает в жидкости при движении электронов со скоростью, превышающей скорость света в той же жидкости. Сотрудниками Физического института И. Е. Таммом и И. М. Франком была дана теория этого явления. За эти исследования С. И. Вавилову, И. Е. Тамму, И. М. Франку и П. А. Черенкову в 1946 году была присуждена Сталинская премия первой степени.

Если мы возьмем несколько различных веществ, способных люминесцировать, и подвергнем их облучению ультрафиолетовым светом, а затем облучение прекратим, то в темноте эти вещества будут светиться, однако яркость свечения будет постепенно затухать. Уменьшение яркости свечения с течением времени у различных веществ протекает, вообще говоря, по разным законам.

В 1934 году С. И. Вавилов предложил научную классификацию законов затухания люминесценции. Им было показано, что все случаи затухания люминесценции можно естественно подразделить на три группы, соответственно трем различным механизмам высвечивания. При одном из этих механизмов высвечивание атома или молекулы зависит только от электромагнитных полей внутри этого атома или молекулы и не зависит от внешних воздействий. В другом случае так на-

Схема так называемого мономолекулярного процесса люминесценции, при котором возбуждение не приводит к отрыву электрона. Процесс поглощения атомом или молекулой кванта света, в результате которого электрон переходит на внешнюю орбиту (рис. 1 и 2). Часть энергии, полученной электроном, при возбуждении переходит в тепло, и поэтому электрон оказывается на орбите, соответствующей меньшей энергии. Возврат электрона на основной уровень энергии сопровождается испусканием кванта люминесценции (рис. 3).

2