В самом деле, почему светится гниющая рыба, о чем писал еще Аристотель? Теперь известно, что это так называемая хемилюминесценция, т. е. свечение, сопровождающее химический процесс. В данном случае люминесцируют сложные органические молекулы, а энергии возбуждения возникает в результате реакции окисления. Этот же тип люминесценции наблюдается обычно при гниении мяса, древесных гнилушек, свечении насекомых! Эти простейшие одноклеточные организмы, известные под названием нючесветок, встречаются в огромных количествах в Черном и Средиземном морях, вызывая изумительную по красоте морскую фосфоресценцию. Все эти насекомые являются носителями особых фосфоресцирующих веществ, которые, окисляясь, вызывают свечение! Фосфоресценцию может вызвать сам свет: под его действием начинают светиться многие кристаллы и стекла. С течением времени люди узнавали и другие способы, с помощью которых можно было вызвать свечение тех или иных веществ. Фосфоресценция, оказывается, возникает и от простого механического удара. Попробуйте ударить молотком по кристаллам азотнокислой соли урана – во все стороны «брызнут» красивые зеленоватые искры, причем температура самой урановой соли почти не изменится. Подобное свечение – характерный пример фосфоресценции. И вот что интересно: зеленоватые «брызги» продолжают еще какие-то доли секунды светиться в полете. Свечение наблюдается даже после того, как прекратила действие причина, вызывающая его. Это одно из основных свойств фосфоресценции. Ученые обнаружили, что фосфоресценцию может вызвать и электрический ток. Теперь становится понятной загадка полярных сияний и грозовых зарниц. Ведь это типичный пример электролюминесценции в природе, возникающей в результате прохождения через разреженные газы верхних слоев атмосферы отрицательно заряженного электричества.
Химические процессы, механический удар, действие света и электричества – вот причины, вызывающие фосфоресценцию. Это явление может возникать только в результате поглощения определенной первичной энергии, энергии возбуждения, что находится в полном согласии с законом сохранения энергии. И вот эта поглощаемая энергия возбуждения не вся переходит в тепловое распределение. Возбужденные молекулы, способные к фосфоресценции, аккумулируют в себе эту энергию и изолируют ее от теплового распределения.
Подобное свойство зависит от строения частиц фосфоресцирующего вещества. Однако до сих пор наука не может дать вполне определенный ответ на вопрос, от ка-ких особенностей строения зависит способность веществ фосфоресцировать.
Итак, кратко можно было бы определить фосфоресценцию как избыток света над тепловым излучением тела, избыток, обладающий так называемой конечной длительностью послесвечения.
Длительность фосфоресценции – свойство, отличающее ее от других видов свечения. Она может варьировать для разных веществ от долей секунды до многих часов. Наибольшей длительностью (послесвечения обладают особые неорганические соединения – кристаллофосфоры. Природные кристаллофосфоры были известны почта четыре столетия назад, искусственные же научились изготовлять сравнительно недавно. Повышенное послесвечение кристаллофосфоров, а у некоторых из них оно превышает 10 – 12 часов, делает их особенно ценными в практическом отношении!. Это свойство объясняется особенностью строения кристаллофосфоров. Известно, что атомы кристалла образуют определенную кристаллическую решетку. Если нарушить правильность ее строения, изменятся свойства вещества. Ученые научились, прокаливая вещество при высокой температуре или выдерживая его в парах данного вещества, вводить в кристаллическую решетку атомы других веществ. Сейчас хорошо известны кристаллы сернистого цинка, в кристаллическую решетку которых при длительном прокаливании вводятся атомы меди, серебра и др.
Кроме длительности послесвечения можно назвать еще одно очень интересное свойство фосфоресценции: цвет фосфоресцирующего вещества всегда смещен в красную сторону спектра по сравнению с цветом возбуждающим. Для иллюстрации этого свойства можно описать следующий опыт. Известно, что даже чистая серная кислота всегда содержит небольшие органические примеси из воздуха, которые начинают фосфоресцировать при возбуждении их светом. А для этого можно воспользоваться светом ртутной лампы, пропуская его через разные стекла. Если возбуждать фосфоресценцию через черное стекла, которое пропускает только ультрафиолетовые лучи, то возникает голубое свечение; через синее стекло свечение делается зеленым. И, наконец, заменим синее стекло зеленым: фосфоресценция принимает коричневатый оттенок.
Итак, по мере перемещения цвета возбуждения в красную часть спектра в ту же сторону сдвигается и цвет фосфоресцирующего вещества. Собственно, в этом и заключается основной закон фосфоресценции, известный под названием закона Стоке а.
Фосфоресценция – поистине замечательное свойство, имеющее большие перспективы.