Закон Вавилова – это эмпирический закон, сформулированный советским физиком Сергеем Ивановичем Вавиловым в 1926 году. Он относится к люминесценции, а именно к зависимости спектра люминесценции от длины волны возбуждающего света.
Формулировка закона Вавилова:
- Спектр люминесценции вещества не зависит от длины волны возбуждающего света (при фиксированной температуре и концентрации вещества).
Суть закона Вавилова:
Этот закон утверждает, что независимо от того, каким светом мы возбуждаем люминесценцию вещества (например, синим, зеленым или ультрафиолетовым), спектральный состав излучаемого света (спектр люминесценции) будет одинаковым. То есть, если вещество люминесцирует, например, зеленым светом при возбуждении синим, то оно будет люминесцировать тем же зеленым светом и при возбуждении ультрафиолетовым, хотя интенсивность люминесценции может отличаться.
Важные условия:
- Фиксированная температура: Закон справедлив только при постоянной температуре. Изменение температуры может повлиять на спектр люминесценции.
- Фиксированная концентрация: Концентрация люминесцирующего вещества также должна быть постоянной. Изменение концентрации может привести к перепоглощению излучения и искажению спектра.
- Возбуждение в пределах полосы поглощения: Закон справедлив только если длина волны возбуждающего света находится в пределах полосы поглощения вещества. Если вещество не поглощает свет определенной длины волны, то люминесценции не будет.
- Отсутствие фотохимических реакций: Закон не применим, если возбуждающий свет вызывает фотохимические реакции в веществе, приводящие к изменению его состава и свойств.
Значение закона Вавилова:
- Установление общих закономерностей люминесценции: Закон Вавилова позволил установить фундаментальную закономерность в явлениях люминесценции и отделить общие свойства люминесценции от частных, зависящих от способа возбуждения.
- Развитие теории люминесценции: Этот закон сыграл важную роль в развитии представлений о механизмах люминесценции и строении атомов и молекул.
- Спектральный анализ: Хотя закон говорит о независимости спектра от длины волны возбуждения, изучение спектров люминесценции важно для идентификации веществ и определения их концентрации.
Нарушения закона Вавилова:
Существуют вещества и условия, при которых закон Вавилова нарушается. Некоторые из них:
- Сенсибилизированная люминесценция: В этом случае, люминесценция одного вещества вызывается передачей энергии от другого вещества, которое поглощает возбуждающий свет. Спектр люминесценции будет зависеть от спектра поглощения сенсибилизатора.
- Ступенчатое возбуждение: Если молекулы или атомы поглощают несколько фотонов возбуждающего света, спектр люминесценции может зависеть от интенсивности возбуждающего света.
- Изменение температуры или концентрации: Как уже упоминалось, изменение температуры или концентрации вещества может привести к изменению спектра люминесценции.
- Многофотонное поглощение: При очень высокой интенсивности возбуждающего света может происходить одновременное поглощение нескольких фотонов, что также приводит к нарушению закона Вавилова.
В заключение:
Закон Вавилова – это важный эмпирический закон, описывающий основные свойства люминесценции. Несмотря на наличие исключений, он остается фундаментальным принципом, лежащим в основе многих приложений люминесценции в науке и технике.