Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть физическую природу явления фосфоресценции и закон сохранения энергии при взаимодействии света с веществом.

1. Физическое явление. Фосфоресценция — это вид люминесценции, при котором вещество поглощает энергию падающего света (фотонов), переходит в возбуждённое состояние, а затем постепенно излучает накопленную энергию в виде света. Согласно закону сохранения энергии и правилу Стокса, энергия излучаемого фотона не может превышать энергию поглощённого фотона (часть энергии всегда рассеивается в виде тепла).

2. Связь энергии и цвета. Энергия фотона $E$ прямо пропорциональна частоте излучения $\nu$ и обратно пропорциональна длине волны $\lambda$:
$E = h \cdot \nu = \frac{h \cdot c}{\lambda}$, где $h$ — постоянная Планка, $c$ — скорость света.
В видимом спектре цвета располагаются в порядке убывания энергии (и частоты) следующим образом: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, жёлтый, оранжевый, красный.

3. Анализ условий.
— Энергия фотонов синего света $E_{синий}$ больше, чем энергия фотонов жёлтого света $E_{жёлтый}$.
— Энергия фотонов красного света $E_{красный}$ меньше, чем энергия фотонов жёлтого света $E_{жёлтый}$.
Следовательно, при освещении синим светом кристалл получает достаточно энергии, чтобы впоследствии излучать фотоны жёлтого света. При освещении красным светом энергии фотона недостаточно для возбуждения атомов кристалла до уровня, необходимого для испускания жёлтого свечения.

4. Вывод. Послесвечение будет наблюдаться только для второго кристалла, который освещали синими лучами.

Ответ: Послесвечение можно будет наблюдать только для второго кристалла (освещённого синими лучами). Энергия фотонов синего света выше энергии фотонов жёлтого света, что позволяет перевести систему в возбуждённое состояние, тогда как энергия красных лучей недостаточна для возникновения жёлтой фосфоресценции.

Источник: ФИПИ