Фотовозбуждение

Фотовозбуждение - это создание возбужденного состояния квантовой системы за счет поглощения фотонов . В возбужденном состоянии происходит от взаимодействия фотона и квантовой системы . Фотоны несут энергию, которая определяется длинами волн света, переносящего фотоны. ^[1] Объекты, которые излучают свет с большей длиной волны, излучают фотоны, несущие меньше энергии. В отличие от этого свет с более короткой длиной волны излучает фотоны с большей энергией. Поэтому, когда фотон взаимодействует с квантовой системой, важно знать, с какой длиной волны мы имеем дело. Более короткая длина волны передает больше энергии квантовой системе, чем более длинные волны.

На атомно-молекулярном масштабе фотовозбуждения является фотоэлектрохимическим процессом из электронного возбуждения с помощью фотонного поглощения, когда энергия фотона является слишком низкой , чтобы вызвать фотоионизации . Поглощение фотона происходит в соответствии с квантовой теорией Планка.

Фотовозбуждение играет роль в фотоизомеризации и используется различными способами:

• Сенсибилизированные красителем солнечные элементы используют фотовозбуждение, используя его в более дешевых и недорогих солнечных элементах массового производства. ^[2] Солнечные элементы имеют большую площадь поверхности, чтобы улавливать и поглощать как можно больше фотонов высокой энергии. Более короткие длины волн более эффективны для преобразования энергии по сравнению с более длинными волнами, поскольку более короткие длины волн переносят фотоны, которые более богаты энергией . Поэтому свет с более короткими длинами волн вызывает более длительное и менее эффективное преобразование энергии в сенсибилизированных красителями солнечных элементах.
• Фотохимия
• Свечение
• Лазеры с оптической накачкой используют фотовозбуждение таким образом, что возбужденные атомы в лазерах получают огромное прямозонное усиление, необходимое для лазеров. ^[3] Плотность, необходимая для инверсии населенностей в соединении Ge, материале, часто используемом в лазерах, должна составлять 10 ²⁰ см ^-3 , и это достигается за счет фотовозбуждения. Фотовозбуждение заставляет электроны в атомах переходить в возбужденное состояние. В тот момент, когда количество атомов в возбужденном состоянии превышает количество в нормальном основном состоянии, происходит инверсия населенности. Инверсия, как и в случае с германием , позволяет материалам действовать как лазеры.
• Фотохромные аппликации. Фотохромизм вызывает преобразование двух форм молекулы путем поглощения фотона. ^[4] Например, молекула BIPS ( 2H-1-бензопиран-2,2-индолины ) может преобразовываться из транс в цис и обратно, поглощая фотон. Различные формы связаны с разными полосами поглощения. В цис-форме БИПС временная полоса поглощения имеет значение 21050 см ^-1 , в отличие от полосы из транс-формы, которая имеет значение 16950 см ^-1.. Результаты были оптически видимыми, когда BIPS в гелях превратился из бесцветного в коричневый или розовый цвет после многократного воздействия высокоэнергетического УФ-луча накачки. Фотоны высокой энергии вызывают преобразование в молекуле BIPS, заставляя молекулу изменять свою структуру.

В ядерном масштабе фотовозбуждение включает в себя создание в ядрах нуклонных и дельта-барионных резонансов.

Ссылки [ править ]