Проверка закона независимости спектра люминесценции от длины волны возбуждения - Дипломная работа

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН КАФЕДРА "ОПТИКИ И СПЕКТРОСКОПИИ" ВЫПУСКНАЯ РАБОТА на тему: "Проверка закона независимости спектра люминесценции от длины волны возбуждения" Выполнил: студент 405 группы факультета физикиОрганические красители и родственные им соединения широко применяются в качестве активных сред в лазерах, в бессеребряной фотографии, в аналитической химии для определения микроколичеств различных элементов и т.д. В перестраиваемых лазерах на красителях для изменения частоты и мощности лазерного излучения чаще всего используются различные растворы органических красителей. В этих растворах могут происходить взаимодействия молекул растворенного вещества между собой, с и без участия молекул растворителя, причем наиболее распространенным видом взаимодействия является ассоциация молекул растворенного вещества. В связи с этим последнее время интенсивно изучается влияние межмолекулярного взаимодействия (ММВ) на спектрально-люминесцентные свойства органических красителей в растворах. Ценную информацию о процессах ММВ молекул растворенного вещества непосредственно между собой, а также взаимодействие растворителя с молекулами красителя можно получить спектроскопическим методом.Помимо люминесценции известны и другие свечения, которые, однако, существенно отличаются от нее, например, температурное излучение, свечения, наблюдаемые при быстром движении электрических зарядов (тормозное излучение, свечение Вавилова-Черенкова). Люминесценцией называют избыток излучения над температурным при условии, что избыточное излучение обладает конечной длительностью, превышающей период световых колебаний (~ 10-10 сек). Люминесцентными свойствами обладают соли некоторых веществ (редкоземельных элементов, ураниловых соединений), ароматические соединения (нафталин, бензол, антрацен, и производные и др.), растворы ряда красителей, а также многие другие вещества. Тогда его частицы переходят в новое, более богатое энергией, возбужденное состояние, в котором они пребывают определенное время, после чего вновь возвращаются в невозбужденное состояние, отдавая при этом часть энергии возбуждения в виде квантов люминесценции. Так, при возбуждении свечения оптическими частотами оно носит название фотолюминесценции; свечение, возникающее под действием катодных лучей, называется катодолюминесценцией; при возбуждении веществ рентгеновыми лучами возникает рентгенолюминесценция; при облучении их лучами радиоактивных элементов наблюдается радиолюминесценция; свечение, появляющееся при химических реакциях, получило название хемилюминесценции; свечение, возникающее под действием электрического поля, называется электролюминесценцией.Стоксом было сформулировано правило, согласно которому свет люминесценции всегда имеет большую длину волны по сравнению со светом, применявшимся для возбуждения. Если для возбуждения взять частоту, находящуюся в области наложения спектров, то согласно правилу Стокса должна появляться, лишь та часть спектра люминесценции, которая расположена по левую сторону от выбранной частоты. Сумма энергий возбуждающего и колебательного квантов позволяет получать большие кванты люминесценции, обусловливающие появление антистоксовской части спектра. В случае же возбуждения свечение излучением, частоты которого соответствуют разным полосам поглощения вещества, молекулы могут переходить в различные возбужденные электронные состояния. У молекул же, которые поглотили большие кванты возбуждающего света и перешли на более высокие колебательные уровни данного возбужденного электронного состояние (или на уровни E2, E3 более высоких электронных состояний), должно произойти перераспределение энергии возбуждения.Для красителей же карбоксильной группой наблюдается иная картина. При растворении этих красителей в спиртах, увеличение их концентрации приводит к батохромному смещению спектров поглощения и флуоресценции оказывает подкисление разбавленных растворов красителей с карбоксильной группой, вследствие чего эти спектры совпадают с соответствующими спектрами концентрированных растворов. Эти экспериментальные факты в работах [2] объясняются существованием молекул красителей в растворах в виде двух различных окрашенных форм: [RCOOH] [RCOO-] H (6). Кроме того, установлена структура возникающих бесцветных форм и показано, что у родаминовых красителей с карбоксильной группой она представляет собой лактоны, а у родаминовых красителей с этерифицированной группой - карбинолы. Там же было отмечено, что степень перехода катионов в карбинолы зависит от величины РН раствора и растет с увеличением содержания щелочи в растворе.Целью настоящей работы являлось проверка закона независимости люминесценции от длины волны возбуждения и спектрально-люминесцентных характеристик сквараинового красителя К 8-1600 в воде, основные характеристики которого приведены в таблице 1. Выбор объектов был обусловлен тем, данный краситель широко используются в различных областях науки и техники.

Оглавление

Введение

Глава I. Спектроскопическое проявление межмолекулярных взаимодействий в растворах органических красителей

1.1 Общие сведения о люминесценции

1.2 Основные закономерности свечения, используемые в люминесцентном анализе

1.3 Влияние природы растворителей на спектрально-люминесцентные свойства органических соединений

Глава II. Выбор объектов исследования и методика эксперимента

2.1 Выбор объектов и приготовление исследуемых растворов

2.2 Экспериментальные установки и методика измерений

2.3 Методики расчета спектрально-люминесцентных характеристик

Глава III. Полученные результаты и их обсуждение

3.1 Спектрально-люминесцентные характеристики красителя К 8-1600 и проверка закона независимости люминесценции от длины волны возбуждения

Заключение

Список использованной литературы