Серия «Люминесценция»

Радиолюминесценция активно используется для создания автономной подсветки. В специальные трубочки, покрытые люминофором, закачивается радиоактивный газ тритий (старший брат протия-водорода), испытывающий бета-распад. При вылете электрона из ядра происходит его удар о стекло с люминофором, что приводит к возникновению вспышки. Наблюдатель при этом видит постоянное слабое свечение.

В видео показано сравнение часов с люминесцентной подсветкой (слева) и тритиевой подсветкой (справа). Люминофор ярче, но для свечения его постоянно нужно 'подзаряжать' светом. Тритиевые трубочки светят тускло, но они способны светить десять лет даже в кромешной темноте.
Больше таких постов вы можете найти в моем telegram-канале с физическими демонстрациями.

Предыдущие посты данного раздела:
1. Флуоресценция (и теория свечения)
2. Фосфоресценция
3. Триболюминесценция
4. Сонолюминесценция
5. Катодолюминесценция
6. Хемилюминесценция и биолюминесценция

Такой вид свечения используют в специальных палочках. Если разломать колбу с перекисью водорода внутри, то палочка начнет светиться.

Биолюминесценция - та же хемилюминесценция, только в живых организмах. Ученые утверждают, что свечение является не побочным механизмом каких-либо химических процессов, а одним из ключевых механизмов выживания. Например, светящиеся грибы привлекают больше животных, способных разнести споры грибов подальше.

Примеров тьма, все интересные.

1. Рыбка плюется светящейся водой. Если я правильно понял, то рыбка из рода брызгунов. Они могут плеваться водой, чтобы охотиться на насекомых. Зачем им при этом светиться - не ведаю. Но красиво!

2. Светящийся гриб растет. Тут все просто и тоже красиво.

Мне понравился гигантский кальмар, живущий на глубине сотен метров под водой, который способен по своей воле благодаря биолюминесценции вызывать вспышку света в 'голове'. Полагают, что это позволяет ослепить жертву (как световыми гранатами) или оценить расстояние до цели (как в лазерных дальномерах). Природа гораздо удивительнее, чем я мог себе представить!

Одна из наиболее красивых демонстраций биолюминесценции - свечение моря. Дело в том, что эти воды населяют живые организмы (планктон, водоросли и проч.), внутри которых происходит процесс определенного сложного окисления, во время которого выделяется энергия, которая переводит атомы в возбужденное состояние и вынуждает испускать фотоны в видимом диапазоне. Примерно такой же механизм работает у светлячков.

А вот следующий видос меня в восторг приводит. Помните, Шелдон в Теории Большого Взрыва делал рыбки-ночники? Оказывается, такие уже есть!

Фонареглазовые (Anomalopidae) имеют в глазах особый мешочек с бактериями. У этих бактерий протекает химическая реакция, которая приводит к возбуждению электрона и постоянному свечению из глаз рыбок.

Глаза эти рыбки умеют закрывать и растворяться в темноте.

Еще из интересного. Ребята из Light Bio решили, что рыбки-светлячки слишком банальны и уже всем надоели. Да и вообще пора бы и всяким растениям заняться чем-то более полезным, кроме как вырабатывать кислород.
Если вы так считаете, тогда посадите петунии Firefly! Днем они самые обычные белые цветочки, а вот ночью...

Как же петунии светятся? В целом все логично и просто - цветочкам внедрили специальный ген, благодаря которому биолюминесценция (то есть, свечение за счет химической реакции, протекающее в живом организме) протекает во всяких известных вам грибах и светлячках. Короче, ребята подсмотрели у природы и сделали так же.

Надеюсь, вам было красиво.
Больше таких постов вы можете найти в моем telegram-канале с физическими демонстрациями.

Предыдущие посты данного раздела:
1. Флуоресценция (и теория свечения)
2. Фосфоресценция
3. Триболюминесценция
4. Сонолюминесценция
5. Катодолюминесценция

P.S. Испытываю чудовищную пустоту в душе из-за отсутствия тега 'хемилюминесценция'.

Летящими электронами очень удобно управлять, если использовать дополнительные электростатические или магнитные поля. В видео показано, как сила Лоренца, вызванная внешним магнитным полем от магнита, собственно, заставляет электроны отклоняться.

На принципе катодолюминесценции построено одно крайне популярное устройство - ЭЛТ-монитор. С данным устройством знаком практически каждый человек прошлого столетия. Помните еще эти огромные штуки, от радиации которых нужно спасаться кактусами?

Работает просто. Внутри находятся три лучевые трубки, электроны из каждой отвечают за свечение своего цвета - красный, синий, зеленый. Электроны попадают на экран, покрытый люминофором, и в определенной точке подсвечивают пиксель нужного цвета. Для перемещения на следующий пиксель используется магнитное поле, управляющее электронами. Изображение формируется построчно, из-за чего картинка на ЭЛТ-мониторах в замедленной съемке выглядит очень интересно.

В общем-то, это и все, что хотелось здесь сказать. Благодарю за внимание!
Предыдущие посты данного раздела:
1. Флуоресценция (и теория свечения)
2. Фосфоресценция
3. Триболюминесценция
4. Сонолюминесценция

Больше похожих демонстраций вы найдете на моем Telegram-канале!

Если взять источник ультразвука и разместить его над отражающей поверхностью, то между ними возникнет звуковая волна. Любая звуковая волна является смещением молекул и атомов в пространстве, распространяющемся в определенном направлении. В этом смещении образуются области пониженного давления, эдакие ямки в воздухе. В акустической левитации они реализованы так, что остаются неподвижными в одних и тех же точках. Именно в эти точки и 'подсасываются' подвешиваемые частицы и висят там.

Обратите внимание, что область пониженного давления надежно удерживает частицу. Настолько надежно, что ее можно перемещать.

Второй важный процесс при сонолюминесценции - адиабатическое нагревание при сжатии.

Адиабата - такой процесс, при котором газ не получает и не отдает энергию, то есть, не обменивается энергией с окружающей средой. Чаще всего по причине того, что процесс протекает слишком быстро, и газ просто не успевает. На видео можно наблюдать адиабатическое нагревание, результатом которого является зажигание шарика ваты. Можно приближенно утверждать, что вся энергия, направленная на сжатие газа, переходит в его внутреннюю энергию, то есть в нагрев. Температура воздуха вокруг ваты подскакивает в несколько раз, что и вызывает зажигание.
И, наконец, сонолюминесценция.
Замечу, что на Пикабу автором выложено подробное описание постановки опыта.

Для его наблюдения создается стоячая звуковая волна (такая же, как при акустической левитации), которая захватывает маленький пузырек воздуха. Захваченный пузырек воздуха расширяется, затем резко сжимается (по сути точно так же, как в адиабатическом зажигании), что приводит к подскоку температуры воздуха в пузырьке до тысяч градусов и появлению вспышки света. Затем пузырек расширяется обратно и все по кругу. Поскольку данные процессы протекают с высокой частотой, то нам кажется, что пузырек светит непрерывно.

А вот что происходит с пузырьком на самом деле.

Расширение-сжатие+вспышка-расширение-...

Удивительно и красиво!

Друзья, этот я решил продолжить цикл постов про Люминесценцию и выложил этот пост в честь того, что сегодня моему telegram-каналу с физическими демонстрациями исполнилось уже три года! На канале уже больше тысячи самых разнообразных физических демонстраций. Интересующиеся - залетайте!

По всем вопросам - alexjuriev3142@gmail.com

В чем же разница между флуоресценцией и фосфоресценцией? После возбуждения электрон попадает на верхний энергетический уровень и находится там некоторое время, после чего падает обратно на нижний уровень, излучая при этом частичку света - фотон.
Отличие в том, что время нахождения электрона наверху при флуоресценции составляет наносекунды (то есть, для нас излучение фотона происходит мгновенно), а вот при фосфоресценции это время составляет секунды (то есть, излучение фотона происходит с заметной задержкой). Наблюдателю кажется, будто фосфоресцирующий материал накапливает свет и постепенно его отдает.

На явлении фосфоресценции есть много различных светящихся игрушек. Мне лично нравится вот такая простенькая.

И в третьем видео показаны 'игры с энергией'. Для того, чтобы электрон возбудился на более высокий уровень, необходимо дать ему свет строго определенной энергии. Красный свет имеет меньшую энергию по сравнению с зеленым, а зеленый меньшую по сравнению с синим. Поэтому чтобы фосфоресцирующий материал начал светиться зеленым, необходимо дать ему как минимум синий свет, иначе энергии не хватит.

Предыдущие посты данного раздела:
1. Флуоресценция

P.S. Больше таких постов можно найти на моем телеграм-канале. Ноль рекламы, 100% физики.

P.P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com

А во втором видеоматериале показана флуоресценция эозина, флуоресцеина и родамина. Также в ультрафиолете.

Механизм возбуждения электрона: поглощение внешнего излучения.
Флуоресценция заключается в том, что тело поглощает какое-либо внешнее излучение и часть его мгновенно переизлучает обратно. Например, содалит в первом видео поглощает ультрафиолетовое излучение и создает оранжевый свет, энергия которого меньше по сравнению с ультрафиолетом.

+++++
И для интересующихся разберемся кратко - в чем суть люминесценции вообще?
Как известно, в атомах находятся электроны. Изначально электроны находятся в основном состоянии, то есть, в состоянии с 'нулевой' энергией. Однако путем различных механизмов можно заставить электрон приобрести энергию и перейти в возбужденное состояние. Например, атомы можно осветить, и при выполнении определенных условий электрон поглотит энергию света и возбудится.

Электроны не любят находиться в возбужденном состоянии, поэтому они стремятся сбросить энергию, и делают это посредством излучения света. Именно это излучение, которое мы с вами можем наблюдать, и называется люминесценцией.

Итак, для наблюдения люминесценции необходимо возбудить электрон каким-либо образом и подождать, пока он не скинет энергию в виде света.
По большей части все виды люминесценции отличаются способом возбуждения электронов - свет, разряд, звук, химические процессы и другие.

Важным моментом данной физики является тот факт, что принимать и испускать электрон может не любую энергию, а строго ограниченный набор значений. Можно это сравнить с лестницей. Я могу шагнуть на 1-2-3 ступеньки, но шагнуть на 2.3 ступеньки у меня не получится. Электронные уровни устроены аналогичным образом с единственным отличием - все ступеньки имеют разную высоту.

P.S. Больше таких постов можно найти на моем телеграм-канале. Ноль рекламы, 100% физики.

P.P.S. По всем вопросам - Alexjuriev3142@gmail.com

Общая причина возникновения эффекта заключается в том, что при разрушении части вещества приобретают противоположные заряды, и проскакивающие между ними искры вызывают наблюдаемое свечение.
В видео показана вспышка, возникающая при разрушении очень прочного стекла - капли Руперта.

Триболюминесценция может наблюдаться в таких простых веществах, как кварц, лед, алмаз и даже в самом обычном сахаре. Для этого достаточно постучать по сахару молотком в темной комнате.

И покажу совсем экзотическое и в то же время повседневное проявление триболюминесценции. Дамы и господа! Когда вы разматываете самый обычный скотч, то в месте отрыва возникает *барабанная дробь* рентгеновское излучение! Да, то самое, которое используют, чтобы смотреть наши кости, легкие и прочие невыступающие части тела.

В видеоматериале показана специальная машинка, которая равномерно разматывает скотч. Рядом установлен специальный беленький экран, который светится синим, если в него попадает рентгеновское излучение (сам по себе рентген для нас невидим). В момент раскручивания мы видим яркое свечение, и счетчик Гейгера регистрирует большой поток частиц.
Поскольку рентгеновское излучение поглощается кислородом в воздухе (в видео машинка находится в вакуумной емкости), то для нас скотч не опасен. Наверное.

P.S. Больше таких постов можно найти на моем телеграм-канале. Ноль рекламы, 100% физики.

P.P.S Пост специально для ждуна @Green1Shark