«Правило Стокса» (или закон Стокса) — это фундаментальное наблюдение в физике люминесценции, сформулированное сэром Джорджем Габриэлем Стоксом в 1852 году.
Длина волны излучаемого света при фотолюминесценции всегда больше (или равна) длины волны возбуждающего света. Или проще : Светит вещество всегда «краснее» (ниже по частоте), чем свет, которым его облучают.
На языке энергий фотонов: E_излучения ≤ E_возбуждения. Когда вещество поглощает фотон, электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Затем происходит внутренняя конверсия — избыток энергии рассеивается в виде тепла (колебаний решётки), и электрон спускается на самый нижний из возбуждённых уровней. Только после этого происходит излучение. Поскольку часть энергии безвозвратно ушла в тепло, оставшейся энергии хватает только на фотон с меньшей энергией (большей длиной волны).
Перед вами АЛ360А — гибридный оптоэлектронный компонент, выпущенный в Томске в 1991 году НИИПП (НИИ Полупроводниковых Приборов). Узнаётся по фирменному «глазу» на корпусе. Внутри металлического корпуса-транзистора с параболическим рефлектором и стеклянным окном установлены два компонента:
🟡1. GaAs ИК-светодиод (λ ~ 940 нм, невидим).
🔴2. Антистоксовый люминофор на его подложке.
Обычно длина волны излучения при фотолюминесценции больше длины волны возбуждения (стоксов сдвиг). Но здесь — апконверсия. Фосфор поглощает два или более низкоэнергетичных ИК-фотона и испускает один высокоэнергетичный — зелёный (~560 нм). Метастабильные уровни в решётке люминофора (ионы редкоземельных элементов) позволяют накопить энергию от двух ИК-фотонов и отдать её как один квант видимого света.
Это элегантный обходной технический приём эпохи до появления эффективных синих и зелёных диодов на основе GaN. Получить зелёный свет напрямую из p-n перехода в 1991 году было сложно. Томский НИИ пошёл иным путём: ИК-диод (надёжный, изученный) + твёрдотельный преобразователь частоты. Сегодня белые светодиоды — это синий диод + жёлтый стоксов люминофор. А АЛ360А — «вывернутый» предшественник этой концепции, где люминофор работал вверх по частоте.
Из-за квадратичной зависимости интенсивности апконверсии от мощности накачки, яркость свечения АЛ360А нелинейно зависела от тока. Апконверсия — квадратичный процесс (если в ней участвуют два фотона). Это значит:
Iзеленый ∝ [Iик]². Из-за квадратичной зависимости интенсивности апконверсии от мощности накачки яркость зелёного свечения падает с уменьшением тока гораздо быстрее, чем мощность ИК-излучения. При малых токах зелёный свет становится настолько слабым, что глаз его практически не различает — эффективное «выключение» наступает задолго до того, как ИК-диод перестаёт светить по-настоящему.Коллекционная редкость, символ инженерной мысли позднего СССР и наглядная демонстрация нелинейной оптики в трёхмиллиметровом корпусе. #physics #science #физика #наука #оптика #электричество #электродинамика #опыты #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib