Calorescence

Введение

Калоресценция - это термин, описывающий процесс, при котором материя поглощает инфракрасную энергию излучения и излучает видимую энергию излучения на своем месте. Например, некоторые виды воспламеняющихся газов выделяют большое количество лучистого тепла и очень мало видимого света при горении, и если кусок металла помещается в такое пламя, металл станет ярко-красным горячим, то есть металл поглощает невидимый инфракрасный и излучает видимое излучение. Слово "калоресценция" было придумано Джоном Тиндолом в 1864 году по образцу слова "флуоресценция", которое было придумано в 1852 году. В то время флуоресценция определялась как поглощение в ультрафиолетовой части спектра, за которым следует излучение в видимой части спектра. Калоресценция была определена как поглощение в инфракрасном диапазоне, сопровождаемое излучением в видимом. Ранее Джордж Стоукс показал обратное явление: излучение инфракрасного излучения после поглощения видимого света. Ниже приведена лабораторная демонстрация калоресценции. Обычная лампочка излучает много инфракрасного света. Дисульфид углерода является бесцветной жидкостью, прозрачной как для инфракрасного, так и для видимого света. При достаточном количестве йода в этой жидкости йод легко растворяется, и при этом жидкость приобретает черный цвет и становится полностью непрозрачной для видимого света. В то же время, йод, по существу, не влияет на прозрачность жидкости по отношению к инфракрасному свету. Поэтому, когда свет обычной лампочки проходит через тело из этого раствора, на другой стороне появляется большое количество инфракрасного излучения, и только инфракрасное. Этот инфракрасный свет можно фокусировать с помощью конусного зеркала (или оптической линзы, сделанной из каменной соли, но не из стекла, потому что стекло является плохим передатчиком инфракрасного света). В точке фокусировки, с хорошим инструментом фокусировки, инфракрасный луч достаточно силен, чтобы поджечь бумагу. Если небольшой кусочек негорючих твердых материалов помещается в фокус, он будет видимо светиться в тепле; т.е. материал будет поглощать инфракрасный и излучать видимый свет. Ниже приведена еще одна лабораторная иллюстрация калоресценции. В пламени чистого водорода, сжигающегося в кислороде, водород химически соединяется с кислородом, образуя воду (H2O), плюс производится много тепла. Это тепло - излучение, исходящее от вновь образованных молекул воды. То есть тепло - это тепловое излучение, чьи конкретные частоты излучения являются уникальными характеристиками молекул воды, как определено спектроскопией излучения. Молекулы воды имеют очень мало излучения в видимой части спектра при любой температуре (например, спектральное поглощение воды). Температура пламени водорода превышает 2000 градусов по Цельсию. Если кусок платины поместить в пламя, то платина станет "белой горячей" и будет излучать яркий свет. Таким образом, платина поглощает излучение, имеющее спектральный профиль воды, и излучает излучение, имеющее спектральный профиль платины. (Платина также поглощает тепло от столкновений с движущимися молекулами газа). Термин "калоресценция" редко используется сегодня, тогда как термин "флуоресценция" является распространенным. Одна из причин в том, что нет физического объяснения для калоресценции, которое было бы специфичным для калоресценции. В связи с этим физические объяснения некоторых типов поведения флуоресценции также являются объяснениями для калоресценции, и слово флуоресценция было предпочтительным и расширено в обычном использовании, чтобы включать калоресценцию. Другая причина заключается в том, что нет широко используемого практического применения, связанного со словом "калоресценция", тогда как есть для флуоресценции. С этим связанная часть современной терминологии физики - так называемый "антистоксский сдвиг". Сдвиг Стоукса относится к молекулярным поглощениям излучения энергии более высоких частот, сопровождаемых выбросами более низких частот; и антистоукс смещение относится к поглощениям более низких частот, сопровождаемых выбросами более высоких частот. С помощью этой терминологии к термину "анти-Стоксовская фотолюминесценция" в материаловедении, включая полупроводники, присоединяются практические приложения (см. Примеры). Равная терминология, используемая в лазерной науке, - это "инфракрасная конверсия", "люминесценция конверсии" или просто "к...

Calorescence is a term describing the process whereby matter absorbs infrared radiant energy and emits visible radiant energy in its place. For example, some kinds of flammable gas give off large amounts of radiant heat and very little visible light when burning, and if a piece of metal is placed into such a flame, the metal will become bright red hot—which is to say the metal absorbs invisible infrared and emits visible radiation. The word calorescence was coined by John Tyndall in 1864 on the model of the word fluorescence which had been coined in 1852. At that time, fluorescence was defined as absorption in the ultraviolet part of the spectrum followed by emission in the visible part of the spectrum. Calorescence was defined complementarily as absorption in the infrared followed by emission in the visible. Earlier, George Stokes had shown the reverse phenomenon: the emission of infrared following the absorption of visible light. The following is a laboratory demonstration of calorescence. An ordinary lightbulb emits much infrared light. Carbon disulfide is a colorless liquid transparent to both infrared and visible. Iodine readily dissolves in this liquid and causes the liquid to turn a black color and to become completely opaque to visible light, given enough iodine. At the same time, however, the iodine has essentially no effect on the transparency of the liquid with respect to infrared light. Hence when light from an ordinary lightbulb is passed through a body of this solution, much infrared and only infrared emerges out at the other side. This infrared light can be brought to a focus with a concave mirror (or an optical lens made from rock salt, but not a lens made from glass because glass is a poor transmitter of infrared). At the point of focus, with a good focusing tool, the infrared beam is strong enough to set paper on fire. If a little piece of non combustible solid material is placed at the focus, it will glow visibly in the heat; i. e. the material will absorb infrared and emit visible light. The following is another laboratory illustration of calorescence. In a flame of pure hydrogen burning in oxygen, the hydrogen chemically combines with the oxygen to form water (H2O) plus a lot of heat is produced. This heat is a radiant emission from the newly formed water molecules. That is, the heat is thermal radiation whose particular set of radiant frequencies is uniquely characteristic of water molecules, as determined by emission spectroscopy. Water molecules have very little emission in the visible portion of the spectrum at any temperature (c. f. spectral absorption of water). The temperature of the hydrogen flame is more than 2000 degrees Celsius. If a piece of platinum is placed in the flame, the platinum will become "white hot" and give out a bright light. The platinum thus absorbs radiation having the spectral profile of water, and emits radiation having the spectral profile of platinum. (The platinum also picks up heat from collisions with moving gas molecules). The term calorescence is rarely seen in use today, whereas the term fluorescence is common. One reason is that there isn't a physical explanation for calorescence that's specific to calorescence. Relatedly, the physical explanations for some types of fluorescence behavior are also explanations for calorescence and the word fluorescence has been preferred and expanded in customary usage to include calorescence. Another reason is that there isn't a widely used practical application attached to the word calorescence, whereas there is for fluorescence. A related item of physics terminology today is the so called "Anti Stokes Shift". A Stokes shift refers to molecular absorptions of radiant energy of higher frequencies followed by emissions of lower frequencies; and an anti Stokes shift refers to absorptions of lower frequencies followed by emissions of higher frequencies. With this terminology, practical applications are attached to the term "anti Stokes photoluminescence" in materials science including semiconductors (see examples). Equal terminology in use in laser science is "infrared upconversion", "upconversion luminescence", or simply "upconversion" (see examples). This terminology is usually contemplating luminescence, as opposed to incandescence, whereas the word Calorescence belongs to the 19th century when the only known upconversion methods were of the incandescent kind.

Ссылки и внешние ссылки

В ней содержится подробное описание концепции и экспериментальные демонстрации в аналогичных терминах, как в настоящей статье. Две описанные выше лабораторные демонстрации Джона Тиндала появляются в книге Тиндала 1872 года "Вклад в молекулярную физику в области лучевого тепла" (формат DjVu, 17 мегабайт).