Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на данный вопрос необходимо рассмотреть физическую природу явления люминесценции (в частности, фосфоресценции) и закон сохранения энергии при взаимодействии света с веществом.

1. Физическое явление. Фосфоресценция — это вид люминесценции, при котором вещество поглощает энергию падающего излучения, переходит в возбуждённое состояние, а затем испускает свет в течение длительного времени. Согласно правилу Стокса, спектр испускаемого света (люминесценции) обычно смещён в сторону более длинных волн по сравнению со спектром поглощённого света, который вызвал это свечение.

2. Энергетическое условие. Энергия кванта света $E$ связана с частотой $\nu$ и длиной волны $\lambda$ формулой:
$E = h \cdot \nu = \frac{h \cdot c}{\lambda}$,
где $h$ — постоянная Планка, $c$ — скорость света.
Чтобы вызвать свечение вещества, энергия падающего фотона (возбуждающего излучения) должна быть достаточной для перевода атомов или молекул вещества в возбуждённое состояние. Как правило, энергия поглощённого кванта должна быть больше или равна энергии испущенного кванта: $E_{погл} \ge E_{исп}$.

3. Сравнение диапазонов. Ультрафиолетовое (УФ) излучение имеет меньшую длину волны, чем видимый свет. Следовательно, энергия квантов УФ-излучения выше, чем энергия квантов видимого света.
Так как $\lambda_{УФ} < \lambda_{вид}$, то $E_{УФ} > E_{вид}$.

4. Вывод. Поскольку энергия квантов ультрафиолетового излучения ртутной лампы выше энергии квантов видимого света, это излучение способно перевести атомы фосфоресцирующего вещества в возбуждённое состояние. При переходе из этого состояния в основное вещество будет излучать свет в видимом диапазоне.

Ответ: Да, может. Энергия квантов ультрафиолетового излучения больше энергии квантов видимого света, поэтому поглощение УФ-излучения может вызвать последующее испускание света в видимом диапазоне (согласно правилу Стокса).

Источник: ФИПИ