Номер 1185, страница 156 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

1185. Для обнаружения поверхностных дефектов в изделии (микроскопические трещины, царапины и т. д.) на изделие наносится тонкий слой керосино-масляного раствора специального вещества, излишки которого затем удаляются. Объяснить причину видимого свечения раствора при облучении ультрафиолетовым светом.

Описанное явление называется люминесценцией, а точнее, её разновидностью — флуоресценцией. Специальное вещество в растворе, наносимом на изделие, является люминофором.

Процесс свечения происходит следующим образом. Молекулы люминофора поглощают энергию падающего на них ультрафиолетового (УФ) излучения. УФ-излучение невидимо для человеческого глаза, так как его длина волны короче, чем у видимого света, а энергия фотонов, соответственно, выше. Энергия фотона определяется формулой $E = h\nu$, где $h$ — постоянная Планка, а $\nu$ — частота излучения.

Поглотив фотон УФ-света, молекула переходит в возбуждённое энергетическое состояние. Это состояние нестабильно, и молекула стремится вернуться в основное, более стабильное состояние. Возврат происходит путём испускания нового фотона. Однако часть поглощённой энергии обычно теряется (например, рассеивается в виде тепла из-за колебаний молекулы), поэтому испускаемый фотон имеет меньшую энергию, чем поглощённый.

Так как энергия фотона и длина волны связаны соотношением $E = hc/\lambda$ (где $c$ — скорость света, а $\lambda$ — длина волны), то меньшая энергия излучённого фотона означает бо́льшую длину волны. Эта новая, бо́льшая длина волны оказывается в видимой части спектра. Таким образом, вещество преобразует невидимое ультрафиолетовое излучение в видимый свет, что и воспринимается как свечение.

В контексте дефектоскопии, раствор проникает в мельчайшие трещины и царапины за счёт капиллярного эффекта. После удаления излишков раствора с поверхности он остаётся только в дефектах, которые и начинают ярко светиться под УФ-лампой, делая их легко заметными.

Ответ: Причиной видимого свечения является явление флуоресценции. Специальное вещество (люминофор) в растворе поглощает невидимое глазу высокоэнергетическое ультрафиолетовое излучение и переизлучает энергию в виде света с меньшей энергией и, соответственно, большей длиной волны, которая попадает в видимый диапазон спектра.