Kvant elektronikasının əsasları

§ 1.4. Qeyri-tarazlıqda şüalanma. Lüminessensiya
Bir çox hallarda termodinamik tarazhq halında olmayan sistemlərin şüalanması baş verir. Bu halda maddənin şüalanması qeyri-tarazlıqda şüalanma adlanır. Qeyri-tarazlıqda şüalanmanın xassələri həm sistemin xassələrindən həm də tarazlığı pozan xarici təsirin xarakterindən və qiymətindən asılıdır. Bu halda yaranan şüalanma sistemin həyəcanlanmadan əvvəlki vəziyyətindən asılıdır. Əgər mühitin temperaturu çox yüksək deyilsə, onda xarici təsirlə zərrəciklərin tarazlıqda paylanmasını pozmaq olar və istilik şüalanması fonunda qeyri-tarazlıqda şüalanma yaranır.

Zərrəciklərin tarazlıq halında enerji səviyyələrinə görə paylanmasını müxtəlif üsullarla pozmaq olar. Cismi elektronlarla bombardman etməklə, mühitdən elektrik сәrәуаnı buraxmaqla, elektrik sahəsinin təsirilə, görünən işıqla, rentgen və γ- şüaları ilə və habelə maddələrdə baş verən kimyəvi reaksiyalarla qeyri-tarazlıq halı yaratmaq mümkündür. Qeyri-tarazlıq haında cismin şüalandırdığı enerji verilmiş spektral intervalında onun tarazlıqda şüalandırdığı enerjidən çoxdur. Qeyri-tarazlıqda baş verən şüalanma növlərindən biri lüminessensiyadır. Lüminessensiya termini 1888-ci ildə Videman tərəfindən daxil edilmişdir. Videmana görə lüminessensiya cismin tam şüalanmasının onun istilik şüalanmasının artımıdır. Sistemin ümumi spontan şüalanmasının gücü bu halda onun istilik şüalanması gücündən çox olmalıdır. Qeyri-tarazlıqda olan sistemin ümumi spontan şüalanmasının gücü məlum üsulla hesablanır:
(1)
İstilik şüalanmasının gücü də uyğun olaraq
(2)
düsturu ilə hesablanır. Burada -spontan şüalanmanın ehtimalı, və -uyğun olaraq qeyri-tarazlıq və tarazlıq halında E_n enerji səviyyəsində olan zərrəciklərin sayı, - fotonun enerjisidir.

Verilmiş tezlikdə lüminessensiyanın gücünü təyin etmək üçün həmin tezlikdə sistemin ümumi spontan şüalanması gücündən onun istilik şüalanmasınm gücünü çıxmaq lazımdır:

(3)

(3) düsturundan görünür ki, olarsa, onda lüminessensiyanın gücü sıfra bərabərdir, yəni termodinamik tarazlıqda olan cisim lüminessensiya şüalanması verə bilməz. Lüminessensiyanın daha dəqiq tərifini S.İ.Vavilov vermişdir. O, Videmanm verdiyi tərifə lüminessensiyanın davametmə müddətini də əlavə etmişdir. Lüminessensiya maddənin tam şüalanmasının onun verilmiş temperaturda və spektral oblastda istilik şüalanmasından artımı olub, davam etmə müddəti 10^-10 saniyədən çox olan qeyri-tarazlıqda şüalanmadır. Praktikada maddənin lüminessensiya spektrini öyrənəndə istilik şüalanması fon yaradır. Bu halda cismin ümumi şüalanmasının gücü onun İüminessensiya gücünə bərabərdir. Lüminessensiyanı istilik şüalanmasmdan fərqləndirən əsas xüsusiyyətlər aşağıdakılardır:

1.Verilmiş temperaturda eyni spektral intervalda lüminessensiyamn gücü istilik şüalanmasının gücündən çoxdur. Məsələn, bir çox lüminessent maddələr otaq teperaturunda görünən və ultrabənövşəyi şüalanma verir. İstilik şüalanmasının spektrində isə otaq temperaturunda görünən və ultrabənövşəyi şüalanma praktiki olaraq yoxdur.

2. Lüminessensiya şüalanması xarici həyəcanlandırma mənbəyinin təsiri kəsildikdən sonra müəyyən müddət davam edir. Bu müddət 10^-10-saniyəyədən bir neçə saata qədər ola bilər.

3) Lüminessensiya məxsusi şüalanmadır, yəni hər bir şüalanan cismin fərdi spektri vardrr.

Həyəcanlandırma üsulundan asılı olaraq lüminessensiyanın müxtəlif növləri vardır:

1. 
   İşıq selinin təsirilə sistemin həyəcanlandırılması nəticəsində yaranan şüalanma fotolüminessensiya adlanır;
   
2. 
   Elektrik sahələrinin təsirilə yaranan şüalanma elektrolüminessensiya adlanır;
   
3. 
   Elektronların zərbələri nəticəsində yaranan şüatanma katodolüminessensiya adlanır;
   
4. 
   Kimyəvi reaksiyaların nəticəsində yaranan şüalanma xemilüminessensiya adlanır;
   

5) Cismin α və β zərrəcikləri ilə bombardman edilməsi nəticəsində yaranan şüalanma radiolüminessensiya adlanır.

X arici təsir kəsildikdən sonra lüminessensiya şüalanması müəyyən τ müddəti ərzində sönür. Həmin τ müddətinin qiymətindən asılı olaraq lüminessensiya şərti olaraq fluoressensiya (τ <10^-8san) və fosforessensiyaya (τ > 10^-8 san) bölünür.

Təcrübələr göstərmişdir ki, maddənin lüminessensiya spektri onun udulma

spektrindən fərqlənır. Stoks qaydasına görə lüminessensiya spektri əyrisinin maksimumu udulma spektri əyrisinin maksimumuna nisbətən uzun dalğalar tərəfə sürüşür