Возрастание длины волны в видимом спектре

уменьшение частоты волн в видимом спектре (помогите с ответом)

Каждый Охотник Желает Знать. ну дальше ты в курсе. Так вот, это в порядке увеличения частоты.

ольга королевваУченик (99) 8 лет назад

Похожие вопросы

Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Диапазоны волн в порядке убывания

Диапазоны плавно переходят друг в друга, чёткой границы между ними нет. Поэтому граничные значения длин волн порой весьма условны.

1. Радиоволны (Л > 1 мм). Источниками радиоволн служат колебания зарядов в проводах, антеннах, колебательных контурах. Радиоволны излучаются также во время гроз.

Сверхдлинные волны (Л > 10 км). Хорошо распространяются в воде, поэтому используются для связи с подводными лодками.

Длинные волны (1 км < Л < 10 км). Используются в радиосвязи, радиовещании, радионавигации. Средние волны (100 м < Л < 1 км). Радиовещание. Радиосвязь на расстоянии не более 1500 км.

Короткие волны (10 м < Л < 100 м). Радиовещание. Хорошо отражаются от ионосферы; в результате многократных отражений от ионосферы и от поверхности Земли могут распространяться вокруг земного шара. Поэтому на коротких волнах можно ловить радиостанции других стран.

Метровые волны (1м < Л < 10 м). Местное радивещание в УКВ-диапазоне. Например, длина волны радиостанции «Эхо Москвы» составляет 4 м. Используются также в телевидении (федеральные каналы); так, длина волны телеканала «Россия 1» равна примерно 5 м.

Дециметровые волны (10 см < Л < 1м). Телевидение (дециметровые каналы). Например, длина волны телеканала «Animal Planet» приблизительно равна 42 см. Это также диапазон мобильной связи; так, стандарт GSM 1800 использует радиоволны с частотой примерно 1800 МГц, т. е. с длиной волны около 17 см. Есть ещё одно хорошо известное вам применение дециметровых волн — это микроволновые печи. Стандартная частота микроволновой печи равна 2450 МГц (это частота, на которой происходит резонансное поглощение электромагнитного излучения молекулами воды). Она отвечает длине волны примерно 12 см. Наконец, в технологиях беспроводной связи Wi-Fi и Bluetooth используется такая же длина волны — 12 см (частота 2400 МГц).

Сантиметровые волны (1 см < Л < 10 см). Это — область радиолокации и спутниковых телеканалов. Например, канал НТВ+ ведёт своё телевещание на длинах волн около 2 см.

Миллиметровые волны (1 мм < Л < 1 см). Радиолокация, космические линии связи. Здесь мы подходим к длинноволновой границе инфракрасного излучения.

Инфракрасное излучение (780 нм < Л < 1 мм). Испускается молекулами и атомами нагретых тел. Инфракрасное излучение называется ещё тепловым — когда оно попадает на наше тело, мы чувствуем тепло. Человеческим глазом инфракрасное излучение не воспринимается Мощнейшим источником инфракрасного излучения служит Солнце. Лампы накаливания излучают наибольшее количество энергии (до 80%) в как раз в инфракрасной области спектра. Инфракрасное излучение имеет широкую область применения: инфракрасные обогреватели, пульты дистанционного управления, приборы ночного видения, сушка лакокрасочных покрытий и многое другое. При повышении температуры тела длина волны инфракрасного излучения уменьшается, смещаясь в сторону видимого света. Засунув гвоздь в пламя горелки, мы можем наблюдать это воочию: в какой-то момент гвоздь «раскаляется докрасна», начиная излучать в видимом диапазоне.

Видимый свет (380 нм < Л < 780 нм). Излучение в этом промежутке длин волн воспринимается человеческим глазом. Диапазон видимого света можно разделить на семь интервалов — так называемые спектральные цвета.

Красный: 625 нм — 780 нм;
Оранжевый: 590 нм — 625 нм;
Жёлтый: 565 нм — 590 нм;
Зелёный: 500 нм — 565 нм;
Голубой: 485 нм — 500 нм;
Синий: 440 нм — 485 нм;
Фиолетовый: 380 нм — 440 нм.
Глаз имеет максимальную чувствительность к свету в зелёной части спектра.

Ультрафиолетовое излучение (10 нм < Л < 380 нм). Главным источником ультрафиолетового излучения является Солнце. Именно ультрафиолетовое излучение приводит к появлению загара. Человеческим глазом оно уже не воспринимается. В небольших дозах ультрафиолетовое излучение полезно для человека: оно повышает иммунитет, улучшает обмен веществ, имеет целый ряд других целебных воздействий и потому применяется в физиотерапии. Ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидными свойствами. Например, в больницах для дезинфекции операционных в них включаются специальные ультрафиолетовые лампы. Очень опасным является воздействие УФ излучения на сетчатку глаза — при больших дозах ультрафиолета можно получить ожог сетчатки. Поэтому для защиты глаз (высоко в горах, например) нужно надевать очки, стёкла которых поглощают ультрафиолет.

Рентгеновское излучение (5 пм < Л < 10 нм). Возникает в результате торможения быстрых электронов у анода и стенок газоразрядных трубок (тормозное излучение), а также при некоторых переходах электронов внутри атомов с одного уровня на другой (характеристическое излучение).

Рентгеновское излучение легко проникает сквозь мягкие ткани человеческого тела, но поглощается кальцием, входящим в состав костей. Это даёт возможность хорошо известные вам рентгеновские снимки. В аэропортах вы наверняка видели действие рентгенотелевизионных интроскопов — эти приборы просвечивают рентгеновскими лучами ручную кладь и багаж. Длина волны рентгеновского излучения сравнима с размерами атомов и межатомных расстояний в кристаллах; поэтому кристаллы являются естественными дифракционными решётками для рентгеновских лучей. Наблюдая дифракционные картины, получаемые при прохождении рентгеновских лучей сквозь различные кристаллы, можно изучать порядок расположения атомов в кристаллических решётках и сложных молекулах. Так, именно с помощью рент,геност,рукт,урного анализа было определено устройство ряда сложных органических молекул — например, ДНК и гемоглобина. В больших дозах рентгеновское излучение опасно для человека — оно может вызывать раковые заболевания и лучевую болезнь.

Гамма-излучение (Л < 5 пм).Это излучение наиболее высокой энергии. Его проникающая способность намного выше, чем у рентгеновских лучей. Гамма-излучение возникает при переходах атомных ядер из одного состояния в другое, а также при некоторых ядерных реакциях. Некоторые насекомые и птицы способны видеть в ультрафиолете. Например, пчёлы с помощью своего ультрафиолетового зрения находят нектар на цветах. Источниками гамма-лучей могут быть заряженные частицы, движущиеся со скоростями, близкими к скорости света — в случае, если траектории таких частиц искривлены магнитным полем (так называемое синхротронное излучение). В больших дозах гамма-излучение очень опасно для человека: оно вызывает лучевую болезнь и онкологические заболевания. Но в малых дозах оно может подавлять рост раковых опухолей и потому применяется в лучевой терапии. Бактерицидное действие гамма-излучения используется в сельском хозяйстве (гамма-стерилизация сельхозпродукции перед длительным хранением), в пищевой промышленности (консервирование продуктов), а также в медицине (стерилизация материалов).

ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ТЕРБИЕВОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ В ПОРАХ ГЛОБУЛЯРНОГО ФОТОННОГО КРИСТАЛЛА Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Горелик В.С., Лобанов А.Н., Метлин М.Т., Тайдаков И.В.

Установлено возрастание интенсивности спектров фотолюминесценции органического люминофора с ионами тербия Tb3+, при его введении в 3D-фотонный кристалл — SiO2 опаловую матрицу. При возбуждении на длине волны 369 нм наблюдался эффект суперлюминесценции на переходе 5D4-7F5 в ионе Tb3+ в зеленой области спектра (λ = 545 нм). Проанализированы возможности получения лазерной генерации в композитной опаловой матрице для перехода 5D4-7F5 в ионе Tb3+.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ТЕРБИЕВОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ В ПОРАХ ГЛОБУЛЯРНОГО ФОТОННОГО КРИСТАЛЛА»

ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ ТЕРБИЕВОГО ОРГАНИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ В ПОРАХ ГЛОБУЛЯРНОГО ФОТОННОГО КРИСТАЛЛА

В. С. Горелик1’2, А.Н. Лобанов1, М.Т. Метлин1’2, И. В. Тайдаков1

Установлено возрастание интенсивности спектров фотолюминесценции органического люминофора с ионами тербия Tb3+, при его введении в ЗБ-фотонный кристалл — SiO2 опаловую матрицу. При возбуждении на длине волны 369 нм наблюдался эффект суперлюминесценции на переходе 5D4 -7F5 в ионе Tb3+ в зеленой области спектра (А = 545 нм). Проанализированы возможности получения лазерной генерации в композитной опаловой матрице для перехода 5D4-7F5 в ионе Tb3+.

Ключевые слова: координационные соединения тербия, фотолюминесценция, фотонные кристаллы, стоп-зона, суперлюминесценция.

Введение. Введение люминофоров в поры 3В-фотонных кристаллов открывает возможности для существенного усиления спектров фотолюминесценции (ФЛ), а также для создания новых типов сенсоров и источников излучения, включая лазеры видимой и ультрафиолетовой областей спектра [1-4]. В работах [5, 6] была обнаружена суперлюминесценция европия (А = 618 нм) в оптически прозрачных опаловых матрицах (фотонных кристаллах), отожжённых при высокой температуре. В [6] было установлено, что интенсивность ФЛ на длине волны 545 нм в опаловой матрице, заполненной тер-биевыми соединениями, на порядок превышает интенсивность соответствующих полос в спектрах ФЛ исходного поликристалла гексагидрата нитрата тербия. Этот эффект был объяснён резким возрастанием плотности фотонных состояний в случае, когда частоты возбуждающего излучения приближаются к краям стоп-зоны фотонного кристалла [4]. В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований спектров ФЛ в 3В-фотонных кристаллах в виде композитов SiO2 опаловых матриц, в поры которых были введены органические координационные соединения ионов

1 ФИАН, 119991 Россия, Москва, Ленинский пр-т, 53; e-mail: lobanovan@lebedev.ru.

2 МГТУ им. Н. Э. Баумана, 105005 Россия, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1.

тербия трис-(1,5-диметил-1Н-пиразол-4-ИЛ)-4,4,4-трифторбутан-1,3-дионато) (димета-нол) Тербий(Ш), синтез и свойства которого описаны в работе [7]. Эти соединения обладают большим коэффициентом экстинкции возбуждающего УФ-излучения и высокой эффективностью передачи электронного возбуждения с электронных уровней лиганда на уровни иона тербия.

Методика эксперимента. 3Б-фотонные кристаллы в виде БЮ2 опаловых матриц были выращены методом, изложенным в работах [8, 9]. Использовались тонкие (1-2 мм) ориентированные пластины с поверхностью роста (111). Диаметр глобул исследованных кристаллов в соответствии с данными электронной микроскопии (см. рис. 1) составлял 240 нм.

Рис. 1: Изображение поверхности (111) исследуемого глобулярного фотонного кристалла, полученное с помощью электронного микроскопа.

Образцы глобулярных фотонных кристаллов помещались в насыщенный раствор ТЬ(Ь)3(МеОН) 2 в этиловом спирте. После выдержки опала в растворе в течение 10 минут образец высушивался в течение 20 минут при температуре 50 °С. Для полного заполнения пор опаловой матрицы органическим соединением процедура повторялась 8-10 раз.

Схема установки для измерения оптических характеристик представлена на рис. 2. Широкополосное излучение от галогеновой лампы 6 с помощью волоконного световода 5 и зонда 4 подводилось к поверхности (111) фотонного кристалла. Использовались кварцевые световоды с диаметром 50 мкм. Отражённое излучение с помощью другого

световода 5 подводилось к мини-спектрометру 7 типа ЕБВ-8, позволяющему регистрировать спектр отражения в широком спектральном диапазоне (200-1000 нм). Расходимость падающего и анализируемого излучений определялась апертурой световода и составляла несколько градусов.

Рис. 2: Установка для анализа спектров отражения широкополосного излучения галогенной лампы от поверхности (111) глобулярного кристалла при направлении падения излучения на поверхность, близком к нормальному; 1 — образец глобулярного фотонного кристалла, 2 — тефлоновое кольцо, 3 — тефлоновый диск, 4 — зонд, 5 — световоды, 6 — галогенная лампа, 7 — мини-спект,ромет,р, 8 — компьютер.

Для исследования ФЛ вместо галогенной лампы использовались светодиоды с длинами волн 369, 385 и 410 нм и четвёртая гармоника лазера УАО:М3+ (А = 266 нм). Средняя мощность полупроводниковых диодов, генерирующих излучение в квазинепрерывном режиме, составляла 50-100 мВт. Длительность лазерного импульса 20 нс, частота повторения 3 Кгц при средней мощности 3-4 мВт. Для регистрации спектров использовался тот же мини-спектрометр типа ЕБВ-8 с многоэлементным приёмником, обеспечивающим регистрацию спектра в широком спектральном диапазоне: 200-1000 нм спектральное разрешение 2 нм, длительность экспозиции 0.1-30 сек.

400 500 600 700 500 550 600 650 700

X, нм Длина волны, нм

Рис. 3: Спектры отражения широкополосного излучения галогеновой лампы от поверхности (111) опаловых матриц; 1 — исходная матрица, 2 — образец, заполненный координационным соединением Tb(L)3(MeOH)2.

Рис. 4: Спектры ФЛ Tb(L)3(MeOH)2 при возбуждении на длине волны 369 и 405 нм; — в растворе, — в виде порошка.

Результаты экспериментов и их обсуждение. На рис. 3 представлены спектры отражения широкополосного излучения галогеновой лампы от поверхности исходного фотонного кристалла (кривая 1) и образца, заполненного Tb(L)3 (MeOH)2 (кривая 2). Как видно из сравнения кривых 1 и 2, при введении в опаловую матрицу органического соединения наблюдается небольшой сдвиг полосы отражения, соответствующей первой стоп-зоне, а также формирование длинноволнового «хвоста», обусловленного присутствием переходов 5D4-7F6 (488 нм) и 5D4-7F5 (545 нм) в спектрах фотолюминесценции иона тербия.

Спектры ФЛ Tb(L)3(MeOH)2 в виде порошка и в растворе приведены на рис. 4.

Спектры ФЛ Tb(L)3(MeOH)2 в порах фотонного кристалла представлены на рис. 5. При возбуждении на длине волны 369 нм в спектре ФЛ есть только одна линия 545 нм. В остальных случаях спектр люминесценции практически совпадает со спектром ФЛ порошка и раствора Tb(L)3(MeOH)2.

Форма линии ФЛ на длине волны 545 нм представлена на рис. 6. Видно, что при возбуждении на длине волны 369 нм для соединения тербия в порах фотонного кри-

Рис. 5: Спектры ФЛ ТЬ(Ь)3(МвОИ)2 в порах фотонного кристалла при возбуждении на длинах волн 385, 369, 410 и 266 нм.

сталла линия сужается, что подтверждает возникновение суперлюминесценции, как и исчезновение других полос ФЛ в этом случае. Из схемы уровней на рис. 6(б) ясно, что вследствие большей силы осциллятора перехода на длине волны 548 нм разгрузка верхнего уровня иона 5 В4 приводит к подавлению люминесценции на переходах с длиной волны 621, 590 и 497 нм. Как показано в работе [7], максимум спектра возбуждения для ТЬ(Ь)3(МеОН)2 в твердой фазе соответствует именно длине волны 369 нм перехода 7Р6 —^502 иона ТЬ3+, т. е. прямому возбуждению уровней иона с последующей релаксаций в состояние 5В4, а не передаче энергии с электронного уровня лиганда.

зЗаключение. Установлено, что при введении органического соединения ТЬ(Ь)3(МеОН) 2 в 3Б фотонный кристалл в виде БЮ2-опаловой матрицы наблюдается резкое возрастание интенсивности ФЛ тербия. Эффект зависит от длины волны возбуждающего излучения, что связывается с резонансным возбуждением электронно-

Рис. 6: (а) Форма линии ФЛ ТЬ(Ь)3(МеОН)2; — в растворе, . в виде порошка, — в фотонном кристалле при возбуждении на длине волны 369 нм. (б) схема уровней энергии тербиевого координационного соединения. НЬ — уровни лиганда, ТЬ(Ш) — уровни иона ТЬ+3, 51 — синглетный уровень, Т — триплетный уровень, ПЭ — передача энергии, ОПЭ — обратная передача энергии, ИКК — интеркомбинационная конверсия.

го уровня 5В2 ионов ТЬ3+. При этом длина волны возбуждающего излучения попадает в резонансную полосу поглощения, связанную с переходом 5В4-7Е5. Так как уровень 5В4 является долгоживущим (~1 мс), реализуется формирование инверсной заселённости, в частности для перехода 5В4-7Е5. В результате наблюдается переход от режима спонтанной люминесценции к суперлюминесценции. При увеличении интенсивности накачки следует ожидать лазерной генерации для перехода 5В4-7Е5.

Работа по синтезу тербиевого органического соединения ТЬ(Ь)3(МеОН)2 выполнена при поддержке РФФИ, грант № 20-33-70208. Исследование фотофизических свойств координационного соединения тербия было проведено при поддержке Российского научного фонда (грант РНФ № 17-72-20088-П).

[1] V. S. Gorelik, Applied Physics 49 (3), 33007 (2010). DOI: 10.1051/epjap/2010014.

[2] P. Zhou, D. Zhou, L. Tao, et al., Light: Science & Applications 3, 209 (2014). DOI: 10.1038/lsa.2014.90.

[3] H. J. Kim, S. Kim, H. Jeon, et al., Sensor Actuat B Chem. 124, 147 (2007). D01:10.1016/j.snb.2006.12.024.

[4] A. Pokhriyal, M. Lu, V. Chaudhery, et al., Opt Express 18, 24793 (2010). D0I:10.1364/0E.18.024793.

[5] В. С. Горелик, С. Н. Ивичева, Л. С. Лепнев и др., Неорганические материалы 51(6), 583 (2015). DOI: 10.1134/S0020168515060060.

[6] В. С. Горелик, С. Н. Ивичева, Л. С. Лепнев, А. О. Литвинова, Неорганические материалы 52(8), 891 (2016). DOI: 10.1134/S0020168516080069.

[7] И. В. Тайдаков, Р. И. Аветисов, Н. П. Дацкевич, Координационная химия 45(12), 763 (2019). DOI: 10.1134/S1070328419120078.

[8] В. С. Горелик, С. Н. Ивичева, Ю. Ф. Каргин, В. В. Филатов, Неорганические материалы 49(7), 733 (2013). DOI: 10.1134/S0020168513060046.

[9] С. Н. Ивичева, С. В. Куцев, Ю. Ф. Каргин, Н. А. Аладьев, Неорганические материалы 50(3), 275 (2014). DOI: 10.1134/S0020168514030078.

Поступила в редакцию 5 сентября 2020 г. После доработки 15 сентября 2020 г. Принята к публикации 16 сентября 2020 г.

Контрольно–измерительные материалы для промежуточной аттестации (зачета) Дисциплина Физика

определение уровня усвоения студентами знаний по физике в соответствии с учебной программой в процессе итоговой аттестации.

2. Условия применения:

Измерительные материалы предназначены для обучающихся, прошедших курс физики в учреждениях начального и среднего профессионального образования, реализующих образовательную программу среднего (полного) общего образования, при подготовке специальности СПО естественнонаучного профиля 24013 «Химическая технология органических веществ»

3. Содержание измерительных материалов:

Содержание измерительных материалов определяется рабочей программой по физике для специальностей среднего профессионального образования естественнонаучного профиля и состоит из следующих разделов:

Механика.
Молекулярная физика. Термодинамика.
Электродинамика.
Строение атома и квантовая физика.

4. Структура измерительных материалов:

Тест (1, 2, 3, и 4 варианты), который содержит следующие задания:

Задания закрытой формы – вопрос с вариантами ответов, один из которых правильный. За правильный ответ учащийся получает один балл.
Задания открытой формы. Инструкцией к заданиям данного типа является одно слово «дополните». За правильный ответ учащийся получает один балл.
Задания на восстановление соответствия. Инструкцией является: «установите соответствие». Число баллов оценивается отдельно, причём число баллов равно числу правильно установленных соответствий.

5. Время выполнения:

На выполнение работы отводится один академический час.

Оценивание результатов выполнения:

Аттестационной комиссией оцениваются отдельно тестовое задание и экспериментальное задание и решением комиссии выставляется оценка за экзамен.

Результаты оцениваются по пятибалльной шкале.

Максимальное количество баллов — 38