Курсовая работа по оптике на тему "Люминесцентные методы измерения температуры"

В первой главе данной работы кратко рассматривается основной теоретический материал, связанный с понятием люминесценции.
Во второй главе дается описание люминесцентных методов измерения температуры.
В заключении приведены основные выводы.

1. Понятие люминесценции

Люминесценция (от латинского lumen - свет и -escent - суффикс, озна­чающий слабое действие), излучение, представляющее собой избыток над тепловым излучением тела и продолжающееся в течение времени, значи­тельно превышающего период световых колебаний.

Природные явления люминесценции - северное сияние, свечение неко­торых насекомых, минералов, гниющего дерева - были известны с очень давних времен, однако систематически изучать люминесценцию стали с кон­ца 19 века (Э. и А.Беккерели, Ф.Ленард, У.Крукс и другие). Интерес к иссле­дованию свечения различных веществ привел В.К.Рентгена к открытию рент­геновских лучей, а в 1896 году А.Беккерель, занимавшийся изучением люми­нофоров, открыл явление радиоактивности. В установлении основных зако­нов люминесценции, а также в развитии ее применений исключительное зна­чение имели работы советской школы физиков, созданной С.И.Вавиловым.


1.1. Возникновение люминесценции
Люминесценция может быть вызвана бомбардировкой вещества элек­тронами и другими заряженными частицами, пропусканием через вещество электрического тока, освещением вещества видимым светом, рентгеновски­ми и гамма-лучами, а также некоторыми химическими реакциями в веществе.
Люминесценция наблюдается во всех агрегатных состояниях - в газах, в жидкостях и в твердых телах. Например, пары и газы O₂, S₂, Na₂ и т.д., со­единения бензольного ряда, ароматические соединения, разные виды краси­телей, неорганические кристаллы с примесями тяжелых металлов, называе­мые кристаллофорами, являются люминесцентными веществами - люмино­форами.
В отличие от равновесного теплового излучения, люминесцентное из­лучение не имеет равновесного характера. Оно вызывается сравнительно не­большим числом атомов, молекул или ионов. Под действием источника люминесценции они переходят в возбужденное состояние, и их последующее возвращение в нормальное или менее возбужденное состояние сопровожда­ется испусканием люминесцентного излучения. Эти атомы, молекулы и ионы принято называть центрами люминесценции.
Элементарный процесс люминесценции состоит из двух этапов. На первом происходит возбуждение центра люминесценции, на втором — его высвечивание при переходе из возбужденного состояния в основное или ме­нее возбужденное. Энергия рождающегося на заключительном этапе фотона ровна, очевидно, разности энергий состояний, между которыми произошел соответствующий квантовый переход. Таким образом, центр люминесценции использует энергию возбуждения, преобразуя ее в энергию собственного из­лучения.
Длительность свечения обусловлена длительностью возбужденного со­стояния, которое, помимо свойств люминесцирующего вещества, зависит от окружающей среды. Если возбужденное состояние метастабильно, то время пребывания в нем частицы может достигать 10^-4 сек, что соответственно уве­личивает и длительность люминесценции.