Закон Вавілова С.І.

Залежність між енергетичним виходом і довжиною хвилі збуджуючого потоку відома як закон Вавілова С.І., згідно з яким В_еспочатку зростає прямопропорційно до довжини хвилі збудження λ_зб (І), залишається сталим на деякому інтервалі довжин хвиль і потім різко зменшується (ІІ) (рис. 5):

λзб.

Ве

 

 

Рис. 5. Залежність енергетичного виходу від довжини хвилі збуджуючого потоку

У межах лінійної залежності В_е від λ_зб правильне рівняння

В_е= kλ_зб

Отже, з закону випливає сталість величини квантового виходу в зазначених межах довжин хвиль. Справді, з останнього рівняння і рівняння

отримаємо

де λ_люм – довжина хвилі, що відповідає максимуму спектра люмінесценції.

Отож, враховуючи рівняння, у всьому спектральному діапазоні, де B_e пропорційний λ_зб, квантовий вихід є сталим (рис. 6), тобто в цьому діапазоні довжин хвиль збудження у випромінювання перетворюється та сама частка поглинутих квантів, незалежно від їхньої частоти. Цей важливий висновок з закону Вавілова стосується лише стоксової ділянки спектра; у разі переходу до антистоксової (ділянка перекривання спектрів) В_кв різко зменшується.

Рис. 6. Залежність В_кв від λ_зб для: родаміну, β-нафтолу, акридину, еккуліну.

 

Ця важлива закономірність пояснює, зокрема, важливу для практики особливість: спектр люмінесценції не залежить від того, якою ділянкою спектру збуджується люмінесценція дано речовини, тобто спектр люмінесценції залежить від набору енергетичних рівнів молекули і не залежить від того, які конкретно кванти світла були витрачені на перехід молекул у збуджений стан.

Якщо збудження молекули викликане УФ-випромінюванням, яке має більшу енергію кванта, ніж видиме, то надлишок енергії поглинутого кванта (відносно енергії випроміненого кванта) витрачається на внутрішньомолекулярні коливання, тобто перетворюється в теплову енергію. На практиці для отримання люмінесценції багатьох речовин найчастіше використовують УФ промені світла, тобто короткохвильове світло з більшою енергією кванта, так як це, хоча і менш вигідно енергетично, зате значно простіше в технічному виконанні.