ПОЛЯРИЗО́ВАННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕ́НЦИЯ

ПОЛЯРИЗО́ВАННАЯ ЛЮМИНЕСЦЕ́НЦИЯ, из­лу­че­ние лю­ми­нес­ци­рую­щих сред, об­ла­даю­щее по­ля­ри­за­ци­ей. По­ля­ри­за­ция лю­ми­нес­цен­ции фор­ми­ру­ет­ся вслед­ст­вие ани­зо­тро­пии отд. из­лу­ча­те­лей (ато­мов или мо­ле­кул), а так­же из-за не­рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния осей из­лу­ча­те­лей по на­прав­ле­ни­ям в про­стран­ст­ве (ес­те­ст­вен­ная или на­ве­дён­ная ани­зо­тро­пия сре­ды).

Про­стей­ши­ми мо­де­ля­ми ани­зо­троп­ных из­лу­ча­те­лей яв­ля­ют­ся ли­ней­ные ос­цил­ля­то­ры (ди­по­ли) и кру­го­вые ос­цил­ля­то­ры (ро­та­то­ры). Из­лу­че­ние оди­ноч­но­го ос­цил­ля­то­ра пол­но­стью по­ля­ри­зо­ва­но. Ди­поль ис­пус­ка­ет ли­ней­но по­ля­ри­зо­ван­ное из­лу­че­ние, а ро­та­тор – эл­лип­ти­че­ски по­ля­ри­зо­ван­ное. В изо­троп­ных сре­дах (га­зы, жид­ко­сти), где из­лу­чаю­щие ос­цил­ля­то­ры ори­ен­ти­ро­ва­ны хао­тич­но, свет лю­ми­нес­цен­ции мо­жет ока­зать­ся не­по­ля­ри­зо­ван­ным. Од­на­ко и в та­ких сре­дах вслед­ст­вие ани­зо­тро­пии про­цес­са воз­бу­ж­де­ния ос­цил­ля­то­ров ча­ще все­го на­блю­да­ет­ся П. л. Так, ес­ли лю­ми­нес­цен­ция изо­троп­ной сре­ды воз­бу­ж­да­ет­ся на­прав­лен­ным (напр., ла­зер­ным) пуч­ком ли­ней­но по­ля­ри­зо­ван­но­го све­та, то воз­бу­ж­дён­ны­ми ока­жут­ся толь­ко ди­по­ли, близ­кие по на­прав­ле­нию к век­то­ру на­пря­жён­но­сти элек­трич. по­ля воз­бу­ж­даю­щей вол­ны. В ре­зуль­та­те воз­ни­ка­ет на­ве­дён­ная ани­зо­тро­пия сре­ды, ко­то­рая про­яв­ля­ет­ся в час­тич­ной по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции.

Про­цес­сы по­гло­ще­ния кван­тов воз­бу­ж­даю­ще­го из­лу­че­ния и ис­пус­ка­ния кван­тов лю­ми­нес­цен­ции не обя­за­тель­но про­ис­хо­дят в пре­де­лах од­но­го и то­го же цен­тра (ато­ма, ио­на или мо­ле­ку­лы). В про­стей­ших слу­ча­ях ори­ен­та­ция ос­цил­ля­то­ра по­гло­ще­ния сов­па­да­ет с ори­ен­та­ци­ей ос­цил­ля­то­ра ис­пус­ка­ния. Од­на­ко в слож­ных мо­ле­ку­лах эти ос­цил­ля­то­ры мо­гут иметь разл. ори­ен­та­цию по от­но­ше­нию к ос­то­ву мо­ле­ку­лы.

На­блю­дае­мая в опы­тах сте­пень по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции разл. сред, как пра­ви­ло, ни­же той, ка­кую мож­но ожи­дать из-за ани­зо­тро­пии рас­пре­де­ле­ния воз­бу­ж­дён­ных ос­цил­ля­то­ров. По­ни­же­ние сте­пе­ни по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции про­ис­хо­дит из-за про­цес­сов, проте­каю­щих в сре­де ме­ж­ду ак­та­ми по­гло­щения и ис­пус­ка­ния све­та. К та­ким про­цес­сам от­но­сят­ся по­во­ро­ты ос­цил­ля­то­ров (в га­зо­об­раз­ных и жид­ких сре­дах) вслед­ст­вие те­п­ло­во­го дви­же­ния, транс­фор­ма­ция ос­цил­ля­то­ра по­гло­ще­ния в ос­цил­ля­тор ис­пус­ка­ния с иной ори­ен­та­ци­ей из-за ко­ле­бат. ди­на­ми­ки мо­ле­ку­лы (в слу­чае мо­ле­ку­ляр­ных сред). Кро­ме то­го, при дос­та­точ­ной бли­зо­сти ос­цил­ля­то­ров в сре­де воз­мож­на пе­ре­да­ча энер­гии воз­бу­ж­де­ния от од­них ос­цил­ля­то­ров дру­гим, имею­щим иную ори­ен­та­цию. Все эти об­стоя­тель­ст­ва де­ла­ют на­блю­де­ние сте­пе­ни по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции эф­фек­тив­ным ин­ст­ру­мен­том изу­че­ния про­цес­сов внутр. ди­на­ми­ки сред.

В раз­ре­жен­ных парáх, со­стоя­щих из оди­ноч­ных ато­мов, взаи­мо­дей­ст­ви­ем ме­ж­ду ато­ма­ми за вре­мя ис­пус­ка­ния фо­то­нов лю­ми­нес­цен­ции мож­но пре­неб­речь. В этом слу­чае на­прав­ле­ние ди­по­лей по­гло­ще­ния воз­бу­ж­даю­ще­го све­та сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем из­лу­чаю­щих ди­по­лей и мож­но ожи­дать, что сте­пень по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции бу­дет мак­си­маль­но воз­мож­ной, а с рос­том плот­но­сти па­ров – бу­дет сни­жать­ся из-за воз­му­щаю­щих со­уда­ре­ний.

В парáх, со­стоя­щих из мо­ле­кул, а так­же в рас­тво­рах мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний су­ще­ст­вен­ное влия­ние на по­ля­ри­за­цию лю­ми­нес­цен­ции ока­зы­ва­ет вра­ща­тель­ное дви­же­ние мо­ле­кул, по­сколь­ку ос­цил­ля­то­ры по­гло­ще­ния и ис­пус­ка­ния из­лу­че­ния свя­за­ны с мо­ле­ку­ляр­ны­ми ос­то­ва­ми. Ес­ли в те­че­ние ха­рак­тер­но­го вре­ме­ни ис­пус­ка­ния фо­то­нов лю­ми­нес­цен­ции мо­ле­ку­ла ус­пе­ва­ет из­ме­нить свою ори­ен­та­цию в про­стран­ст­ве, то сте­пень по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции па­да­ет. В рас­тво­рах мо­ле­кул к де­по­ля­ри­за­ции све­та лю­ми­нес­цен­ции мо­жет при­вес­ти по­вы­шен­ная кон­цен­тра­ция мо­ле­кул, вслед­ст­вие че­го те­ря­ет­ся ани­зо­тро­пия пер­во­на­чаль­ной ори­ен­та­ции воз­бу­ж­дён­ных мо­ле­кул (из-за пе­ре­но­са энер­гии элек­трон­но­го воз­бу­ж­де­ния от пер­вич­но воз­бу­ж­дён­ных мо­ле­кул к хао­ти­че­ски ори­ен­ти­ро­ван­ным не­воз­бу­ж­дён­ным мо­ле­ку­лам).

В кри­стал­лах с лю­ми­нес­ци­рую­щи­ми при­мес­ны­ми цен­тра­ми и цен­тра­ми ок­ра­ски со­от­вет­ст­вую­щие ос­цил­ля­то­ры еди­но­об­раз­но ори­ен­ти­ро­ва­ны по от­но­ше­нию к кри­стал­лич. ре­шёт­ке. В этом слу­чае ис­сле­до­ва­ния по­ля­ри­за­ци­он­ных ха­рак­те­ри­стик све­та лю­ми­нес­цен­ции (в со­че­та­нии с изу­че­ни­ем за­ви­си­мо­стей от ори­ен­та­ции век­то­ра на­пря­жён­но­сти элек­трич. по­ля воз­бу­ж­даю­щей све­то­вой вол­ны) по­зво­ля­ют ус­та­но­вить тип ос­цил­ля­то­ров, их ори­ен­та­цию и осо­бен­но­сти их взаи­мо­дей­ст­вия с ок­ру­же­ни­ем.

В мо­ле­ку­ляр­ных кри­стал­лах, где ос­цил­ля­то­ры при­сут­ст­ву­ют в ка­ж­дой ячей­ке кри­стал­ла, важ­ную роль в фор­ми­ро­ва­нии лю­ми­нес­цен­ции иг­ра­ют про­цес­сы ми­гра­ции энер­гии воз­бу­ж­де­ния. Ана­лиз по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции в та­ких кри­стал­лах по­зво­ля­ет об­на­ру­жить осо­бен­но­сти ми­гра­ции энер­гии, со­про­во­ж­даю­щей­ся из­ме­не­ни­ем ори­ен­та­ции из­лу­чаю­щих ос­цил­ля­то­ров.

В кри­стал­лич. сре­дах, об­ла­даю­щих двой­ным лу­че­пре­лом­ле­ни­ем или оп­тич. ак­тив­но­стью, со­стоя­ние по­ля­ри­за­ции воз­бу­ж­даю­ще­го све­та мо­жет из­ме­нять­ся по ме­ре про­ник­но­ве­ния в сре­ду. То­гда ин­тен­сив­ность и по­ля­ри­за­ция лю­ми­не­с­цен­ции так­же бу­дет за­ви­сеть от по­ло­же­ния вдоль на­прав­ле­ния рас­про­стра­не­ния воз­бу­ж­даю­ще­го пуч­ка све­та.

Ес­ли лю­ми­нес­цен­ция воз­бу­ж­да­ет­ся ла­зер­ным из­лу­че­ни­ем, воз­мож­но про­яв­ле­ние не­ли­ней­ных эф­фек­тов, при ко­то­рых сте­пень по­ля­ри­за­ции лю­ми­нес­цен­ции за­ви­сит от ин­тен­сив­но­сти воз­бу­ж­даю­ще­го све­та. Эти эф­фек­ты свя­за­ны с обед­не­ни­ем кон­цен­тра­ции не­воз­бу­ж­дён­ных ос­цил­ля­то­ров сре­ды при воз­дей­ст­вии ла­зер­но­го из­лу­че­ния, при­чём в наи­боль­шей сте­пе­ни это от­но­сит­ся к ос­цил­ля­то­рам, оси ко­то­рых ори­ен­ти­ро­ва­ны вдоль элек­трич. по­ля ла­зер­но­го из­лу­че­ния. Силь­нее все­го не­ли­ней­ные эф­фек­ты вы­ра­же­ны у ве­ществ с дол­го­жи­ву­щи­ми воз­бу­ж­дён­ны­ми со­стоя­ния­ми.