ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 66.4: Виды излучений. Источники света

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо рассмотреть механизмы возбуждения атомов и молекул в двух различных процессах. Сначала проанализируем фотолюминесценцию как процесс, инициируемый поглощением электромагнитного излучения (света). Затем разберем электролюминесценцию, где источником энергии для возбуждения служит электрическое поле или поток заряженных частиц. В обоих случаях ключевым моментом является переход системы из возбужденного состояния в основное с испусканием фотона.

Вычисление и описание физических процессов:

Фотолюминесценция . Физическая природа этого явления заключается в том, что вещество поглощает энергию падающего света (фотонов) и затем переизлучает часть этой энергии в виде собственного свечения. Процесс можно описать квантово-механически: электрон в атоме или молекуле переходит на более высокий энергетический уровень под действием внешнего светового потока. При возврате на нижний уровень испускается новый фотон. Важной особенностью является то, что частота испущенного излучения обычно ниже частоты поглощенного (закон Стокса), так как часть энергии рассеивается на тепловые колебания решетки или молекул. Примерами служат люминесцентные лампы, светящиеся краски и минералы.

Электролюминесценция . Здесь возбуждение атомов происходит не за счет оптического излучения, а благодаря воздействию электрического поля или прохождению через материал электрического тока. Электроны, ускоряемые полем, сталкиваются с атомами вещества, передавая им кинетическую энергию и переводя их в возбужденное состояние. При рекомбинации носителей заряда или возврате электронов на свои места выделяется энергия в форме света. Этот эффект лежит в основе работы светодиодов (LED), плазменных панелей и некоторых типов дисплеев. В отличие от фотолюминесценции, здесь нет промежуточного этапа поглощения фотона — энергия поступает непосредственно от источника питания.

Проверка и выводы:

Сравним два явления по критериям «источник энергии» и «механизм возбуждения». В фотолюминесценции первичным агентом является внешний свет (hν_abs), который вызывает вторичное излучение (hν_em). В электролюминесценции первичным агентом является электрическая работа (A=qU), преобразуемая в свет. Оба явления относятся к холодному свечению (люминесценции), так как температура тела при этом существенно не повышается, в отличие от теплового излучения раскаленных тел. Таким образом, различие кроется исключительно в способе доставки энергии к атомам излучателя.