Флюоресце́нция или флуоресце́нция — физический процесс, одна из разновидностей люминесценции, способность некоторых веществ преобразовывать полученную энергию и делаться особым образом самосветящимися под влиянием стороннего источника облучения, зачастую — невидимого. Термин «флуоресценция» происходит от названия фторсодержащего минерала флюорита, у которого она впервые была обнаружена, с прибавлением латинского суффикса„-escent“, означающего слабое действие. Значительно позднее, в 1852 году флуоресценцию хинина и его производных наблюдал и теоретически обосновал английский физик Джордж Стокс.
Спектр света флуоресценции всегда сдвинут относительно спектра поглощения в сторону длинных волн. Это явление получило название «Стоксова сдвига». Его причиной являются так называемые релаксационные процессы. В результате поглощения веществом часть энергии фотона теряется, так что новый испускаемый фотон всегда имеет меньшую энергию, и, соответственно, большую длину волны. Флуоресценцию не следует путать с фосфоресценцией. К флуоресценции способны многие органические вещества. Наиболее известными являются хинин, метиловый зелёный, метиловый синий, феноловый красный, флуоресцеин, эозин, хлорофилл, родамины и многие другие.
Флюоресценция в определениях и коротких цитатах[править]
...нѣкоторые зеленые плавики Нерчинскіе полежавъ до десяти минутъ къ свѣту солнца, почти 36 дней потомъ свѣтятся, безъ всякаго нагрѣванія.[1]
— Василий Севергин, «Начертаніе технологіи минеральнаго царства...», 1821
...Она желтеет на воздухе, растворима в воде, хотя и не особенно легко; растворы как самой щелочи, так и ее солей обладают довольно сильной голубой флюоресценцией.[2]
— Александр Данилевский, «О природе анизотропных веществ поперечнополосатой мышцы и их пространственном распределении в мышечном пучке», 1881
Много «думал Кирхер над объяснением этого странного явления» и, наконец, после многих опытов он нашел настоящую «причину и обещал изложить ее в другом месте; но, к сожалению, позабыл о данном обещании, и потому его отношение к явлению флюоресценции так и осталось для нас загадкой.[4]
Флуоресценцией мы называем то самосвечение многих твёрдых и жидких тел, которое возбуждается в них лучами света и прекращается вместе с освещением...[5]
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
...может ли флуоресцирующее тело, возбужденное, помимо электрических разрядов, например, действием солнечного света, сделаться источником Х-лучей? Опыты, предпринятые ими, показали, что ряд флуоресцирующих тел обладают этим свойством и, флуоресцируя, испускают еще лучи, которые проходят через металлы...[5]
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
Ему дали выпить какой-то розовой жидкости с зеленоватой флуоресценцией и с привкусом мяса, и силы его быстро поднялись.[6]
Но отсюда вытекает, между прочим, одно курьёзное следствие. Если разложить свет флуоресцирующего тела в спектр и выделить из какой-нибудь полосы флуоресценции узкую полоску и опять подвергнуть ее разложению, то если свет флуоресценции есть действительно затухающая волна, то должна опять получиться полоса...[8]
…Уже и не светом:
Каким-то свеченьем светясь…
Не в этом, не в этом
ли ― и обрывается связь.[9]
— Марина Цветаева, «Не краской, не кистью!..», 9 октября 1922
Теория Комптона до некоторой степени объединяет явления рассеяния света и флюоресценции (или резонансного излучения). <...> С этой точки зрения опыты Ньютона с настойкой нефритового дерева — отдаленный прообраз опытов Комптона.[10]
— Сергей Вавилов, «Принципы и гипотезы оптики Ньютона», 1927
По-видимому, немало затруднений доставила Ньютону желтая настойка нефритового дерева, светящаяся синим цветом на дневном свету (флюоресценция эскулина). Если бы настойку удалось осветить чистым крайним фиолетовым светом, принцип Ньютона, по крайней мере для физика XVII в., был бы нарушен, при освещении фиолетовым появилось бы синее свечение. Но монохроматор Ньютона оказался недостаточно совершенным, хотя он и пользовался коллиматорной установкой с узкой щелью; флюоресценции при однородном освещении Ньютон не заметил...[10]
— Сергей Вавилов, «Принципы и гипотезы оптики Ньютона», 1927
Ей не хватало средств объяснить, как она понимает это огромное, так затасканное старым миром слово. Что это?.. <..> недуг, происходящий от одиночества, или просто флуоресценция того клейкого, недолговременного вещества, в которое все мы одеты?[11]
...почему мне легко молиться, когда я активен, и много труднее молча участвовать в чужой молитве? Не тщеславие ли это? Не флуоресценция ли под влиянием чужих лучей?[12]
— Сергей Вавилов, «Глаз и солнце. О свете, солнце и зрении», 1941
Падая на стеклянное дно трубки, электроны заставляют его светиться красивым зеленоватым светом. Это свечение ― результат действия налетающих электронов на электроны атомов стекла. Такое свечение называется флюоресценцией.[14]
— Сергей Владимиров, «Как была открыта радиоактивность», 1966
Кюри считал, что радиоактивность все-таки можно объяснить флюоресценцией; она вызывалась, по его мнению, какими-то невидимыми, не доступными наблюдению лучами, пронизывающими весь мир.[17]
— Сергей Владимиров, «Как была открыта радиоактивность», 1966
Сегодня флуоресценция — рутинный метод изучения молекул в живой клетке и свойств окружающих их структур.[18]
Флюоресценция в научной и научно-популярной литературе[править]
Къ разностямъ плавиковъ принадлежитъ также и Хлорофанъ, который фіолетоваго цвѣта, и сопровождается сребристою слюдою; находится въ Нерчинскѣ; на разкаленныхъ угляхъ не трещитъ, и въ довольно большихъ кусочкахъ свѣтится яркимъ изумруднымъ цвѣтомъ, даже при дневномъ свѣтѣ.[1]
— Василий Севергин, «Начертаніе технологіи минеральнаго царства...», 1821
По очищении соли кристаллизацией она была разложена, раствор насыщен поташом, и щелочь по отделении от водной жидкости и высушивании на сплавленном поташе употреблена для анализа. Определение в ней С, Н и N показало, что она содержит около 10% кислорода и имеет эмпирическую формулу C10H9NO, то есть представляет (по составу) ближайший гомолог хинолина (лепидин), к которому присоединен пай кислорода. В чистом состоянии она представляет густую жидкость с запахом, напоминающим несколько хинолин, но более приятным. Она желтеет на воздухе, растворима в воде, хотя и не особенно легко; растворы как самой щелочи, так и ее солей обладают довольно сильной голубой флюоресценцией.[2]
Раствор миозина в хлористом аммонии (двоякопреломляющий) всегда; не только опалесцирует, но довольно интенсивно флуоресцирует, в чем легко можно убедиться с помощью призмы Николя. В солянокислом; растворе миозина флуоресценция выражена значительно слабее, быть может потому, что в кислом растворе кристаллоидные частички миозина находятся в несколько набухшем состоянии. Это же относится и к кислому раствору синтонина. Однопреломляющие модификации обоих веществ, правда, обнаруживают опалесценцию, но ― лишь следы флуоресценции.[3]
— Александр Данилевский, «О природе анизотропных веществ поперечнополосатой мышцы и их пространственном распределении в мышечном пучке», 1881
Первая из этих реакций, которую я кратко опишу, основана на способности целого класса ароматических соединений давать фталеины при нагревании с фталевым ангидридом и концентрированной серной кислотой; фталеины ― это вещества, характеризуемые сильной зелёной флуоресценцией, ясно выраженной даже в очень слабых их растворах в аммиаке.[3]
— Александр Данилевский, «О распределении в природе ароматической группы, происходящей из животных и растительных тканей», 1884
Прежде чем говорить о том наблюдении, которое послужило Рентгену точкой отправления его исследований, скажем несколько слов о явлении самосвечения под влиянием электрических разрядов.
Флуоресценцией мы называем то самосвечение многих твёрдых и жидких тел, которое возбуждается в них лучами света и прекращается вместе с освещением; так, в солнечных лучах урановое стекло светится зелёным, керосин ― голубым, спиртовой зеленый раствор хлорофилла ― красным светом, и всегда это свечение пропадает, как только мы на пути освещающих лучей поставим непрозрачное для света тело (например, лист картона или металла).[5]
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
Те же явления флуоресценции твёрдых тел можно возбуждать не только посредством света, но также и с помощью электрических разрядов: заставляя разряд большой катушки Румкорфа проходить между проводниками, впаянными в стеклянную трубку любой формы, мы заметим, что в том случае, когда давление газа внутри трубки очень мало и не превышает одной миллионной доли нашей атмосферы, каждый разряд бобины сопровождается свечением (флуоресценцией) некоторой части стеклянной оболочки или какого-нибудь тела, помещённого внутри.[5]
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
В своей работе Рентген доказывает, что флуоресцирующая часть круксовой трубки испускает Х-лучи, но что именно является непосредственною причиной их возбуждения, флуоресценция стекла или возбуждающие её электрические разряды, оставалось открытым. Чтобы решить этот вопрос, названные учёные поставили исследование: может ли флуоресцирующее тело, возбужденное, помимо электрических разрядов, например, действием солнечного света, сделаться источником Х-лучей? Опыты, предпринятые ими, показали, что ряд флуоресцирующих тел обладают этим свойством и, флуоресцируя, испускают еще лучи, которые проходят через металлы и действуют на фотографическую пластинку.[5]
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
Рентген, исследуя действие флуоресцирующего стекла такой круксовой трубки нашёл, что оно, в свою очередь, возбуждает свечение в телах, способных флуоресцировать, даже если они находятся на значительном расстоянии от трубки; особенно ярко светится при этом двойная циановая соль платины и бария, почему ею и покрывают бумагу для получения флуоресцирующих экранов. Но помещая между флуоресцирующею трубкой и экраном лист совершенно непрозрачного картона, мы не остановим флуоресценции экрана, как в опыте со светом; чтобы убедиться, что не светом обусловливается флуоресценция экрана, Рентген поместил такую трубку в непрозрачный картонный ящик и увидел, что в совершенно темной комнате экран продолжал всё время ярко светиться, пока флуоресцировала трубка. Описанный опыт не мог быть объяснен ни одним до сих пор известным физическим явлением, и Рентген приступил к систематическому изучению его...[5]
— Пётр Лебедев, «Об открытых Рентгеном Х-лучах», 1896
Чтобы доказать существование электризации газов хвоста, часто указывают на сходство свечения кометных хвостов со свечением в гейслеровских трубках; такой способ доказательства не выдерживает критики и противоречит принципу сохранения энергии, согласно которому всякое свечение сопряжено с отдачей энергии, а таковое не может иметь места в случае электростатически неизменно заряженных газовых молекул; причину свечения кометных хвостов следует искать во флуоресценции сильно освещённых газов, которую непосредственно опытным путем исследовали Ломмель, Видеман и Шмидт.[5]
— Пётр Лебедев, «Физические причины, обусловливающие отступления от гравитационного закона Ньютона», 1902
Сначала наши глаза ничего не различали; потом смутное алое свечение помогло нам различить какие-то очертания и контуры стальных выступов, шумно трущихся и со звоном ударяющихся друг о друга. Это был свет, сочащийся из самоцветного тела рубинов, вправленных в сталь: их призрачная флуоресценция вела нас своими дрожащими алыми бликами с зубца на зубец...[19]
Открытие Рентгена выявило существование «тёмных» лучей, проникающих материю и действующих на фотографическую пластинку. Беккерель немедленно применил, исходя из флюоресценции, с которой он их связал, эти новые экспериментальные представления к урановым солям, открыв новые лучеиспускания, доказал, что они связаны с атомом урана, получив для него X-лучи и излучения.[20]
Свет давит на вещество, хотя это давление и крайне незначительно. Свет может производить химические изменения в веществе (фотографическая пластинка, лист растения, загар и пр.). Под действием света из вещества могут выбрасываться составные части атомов ― электроны. При прохождении света вещество может начать светиться само (рассеяние света, флуоресценция, фосфоресценция). Наконец, свет, поглощаясь, нагревает вещество.[13]
— Сергей Вавилов, «Глаз и солнце. О свете, солнце и зрении», 1941
Ультрафиолетовые лучи с длинными волнами (примерно, 360 mμ) можно видеть, хотя интенсивность их очень велика. Цвет их фиолетовый. В известном смысле можно «видеть» и лучи с более короткими волнами. Такие лучи сильно поглощаются в хрусталике глаза и не могут дойти до сетчатки. Но, поглощаясь, они вызывают голубую флуоресценцию глаза, которую и видит сетчатка. Если посмотреть, например, на мощный источник ультрафиолетовых лучей ― ртутную кварцевую лампу ― через особое черное стекло, задерживающее все видимые лучи и пропускающее ультрафиолетовые, то все окружающее помещение кажется наполненным синеватым туманом, похожим на табачный дым. Этот «дым» ― флуоресценция глаза, замечаемая сетчаткой.[13]
— Сергей Вавилов, «Глаз и солнце. О свете, солнце и зрении», 1941
Падая на стеклянное дно трубки, электроны заставляют его светиться красивым зеленоватым светом. Это свечение ― результат действия налетающих электронов на электроны атомов стекла. Такое свечение называется флюоресценцией. Таким образом благодаря флюоресценции можно отчётливо видеть место падения невидимых глазу электронов на стекло. Но ещё лучше, чем стекло, флюоресцируют под действием электронов некоторые специальные составы, например, вещество сернистый цинк или минерал виллемит <силикат цинка>. Слоем этих составов и покрывают дно электронно-лучевой трубки.[14]
Возвращаясь к биофотонике отметим: взаимодействие фотонов с молекулами, входящими в состав нашего организма, приводит либо к изменению направления движения первых (рассеянию света), либо к их поглощению; тогда вторые переходят в электронно-возбужденное состояние. Основной метод изучения таких молекул – измерение характеристик люминесценции, т. е. испускания фотона при возвращении их в исходное состояние. В свою очередь, спектр возбуждения и эмиссии, квантовый выход, время затухания свечения и другие параметры флуоресценции дают разнообразную информацию о механизме, энергетике и кинетике внутри- и межмолекулярного перераспределения энергии в системе после поглощения фотона.[18]
Измеряя спектры поглощения, флуоресценции и фосфоресценции, можно рассчитать энергию молекулы в возбужденном состоянии. При этом один из ее электронов способен вылететь в окружающую среду, где его будут держать в плену молекулы замороженного растворителя. Однако при нагревании УФ-облученного объекта становится возможным возвращение электрона с образованием электронно-возбуждённой молекулы, и тогда наблюдается свечение (термолюминесценция) в результате электронного перехода на уровень основного состояния. Хотя конечным итогом сложной схемы реакций, сопровождающих поглощение кванта УФ-излучения, оказывается инактивация белка, первыми их продуктами становятся свободные радикалы аминокислот тирозина, триптофана и цистеина...[18]
Несмотря на то, что рассматриваемая система проста (объект – молекула аминокислоты, воздействие – ультрафиолетовое облучение), мы встречаем здесь все основные явления, которые изучаются в биофотонике и науке о радикалах в гораздо более сложных ситуациях. Это фотофизические процессы (поглощение света молекулой → флуоресценция → переход в триплетное состояние (обращение спина электрона) → фосфоресценция), а также фотохимические (фотоионизация → хемилюминесценция).[18]
Большой интерес возбудил в Кирхерехамелеон, привезенный в 1639 г. из Палестины одним францисканским монахом: удивительную игру цветов этого животного он, однако, объясняет простой целесообразностью в природе. Особенно интересно его отношение к другому важному открытию: ему привезли из Мексики в подарок кубок, сделанный из дерева, которое называли почечным в связи с его целебным действием при болезнях пузыря и почек. Кирхер заметил, что долго стоявшая в этом кубке вода при рассматривании против света не давала никакого цветного оттенка и была прозрачна; при рассматривании же сверху она казалась окрашенной в различные цвета, но больше всего в яркий голубой цвет. Бойль впоследствии продолжал эти наблюдения и нашел, что настойка почечного дерева в проходящем свете золотисто-желтого цвета, а в отраженном — голубого. Много «думал Кирхер над объяснением этого странного явления» и, наконец, после многих опытов он нашел настоящую «причину и обещал изложить ее в другом месте; но, к сожалению, позабыл о данном обещании, и потому его отношение к явлению флюоресценции так и осталось для нас загадкой.[4]
В связи с Гетевой и Ньютоновой краской д-р Штейнер входит в детальнейшую характеристику краски, многообразия красок, как-то: энтоптической, физиологической, просто-физической и химической красок; блеск, эрудиция, тонкость и широта кругозора отмечает характеристику здесь; о ней автор — молчит; в связи с краскою в тончайшие вопросы науки за собой ведет д-р Штейнер, характеризуя: отношение краски к теплу, фосфоресценцию и флуоресценцию, поляризацию, рефракцию и двойную дифракцию, касается ахроматизма, дальтонизма и субъективного зрения. Автором все это от читателей спрятано.[22]
Неизменность простого цвета — первый и главный принцип ньютоновской оптики. С какой точностью и достоверностью он был установлен? По-видимому, немало затруднений доставила Ньютону желтая настойка нефритового дерева, светящаяся синим цветом на дневном свету (флюоресценция эскулина). Если бы настойку удалось осветить чистым крайним фиолетовым светом, принцип Ньютона, по крайней мере для физика XVII в., был бы нарушен, при освещении фиолетовым появилось бы синее свечение. Но монохроматор Ньютона оказался недостаточно совершенным, хотя он и пользовался коллиматорной установкой с узкой щелью; флюоресценции при однородном освещении Ньютон не заметил, и принцип был спасен. Перед нами нередкий пример того, как несовершенство опыта способствует развитию науки. Трудно представить себе путаницу оптических представлений, которая возникла бы, если бы смещение Стокса открыли в XVII в.[10]
— Сергей Вавилов, «Принципы и гипотезы оптики Ньютона», 1927
Изменение длины волны, или цветности, может достигать колоссальных процентных значений для лучей высокой частоты, изменяясь вдвое, втрое и в десятки раз. Для видимой области процентное изменение исчезающе мало и лежит за теми пределами, которые были указаны выше. Теория Комптона до некоторой степени объединяет явления рассеяния света и флюоресценции (или резонансного излучения). В том и другом случае при «соударении» кванта с атомом происходит смещение электрона в атоме и приобретенная энергия электрона вычитается из кванта hν; постулат постоянства h приводит к необходимости уменьшения ν. С этой точки зрения опыты Ньютона с настойкой нефритового дерева — отдаленный прообраз опытов Комптона. Во всяком случае принцип Ньютона оказался только частным случаем более широкого начала, в своей общей форме мало похожего на принципы постоянства. Но, как всякий принцип, основанный на точном опыте, он только обобщился и сохранил свою реальную силу в определенных границах.[10]
— Сергей Вавилов, «Принципы и гипотезы оптики Ньютона», 1927
Для Ньютона толкование колец чередующимися прохождениями и отражениями было единственным. Впоследствии Эйлер объяснял ньютоновы кольца с точки зрения волновой теории резонансом тонких слоев на падающие волны. Чередование колец толковалось как обертональный резонанс. Но и в этом представлении энергетическая схема Ньютона была единственной. Резонирующие слои дают отражённый свет, нерезонирующие — пропускают. В наше время, разумеется, нетрудно опровергнуть схему Ньютона фотометрически или, например, таким опытом. Если слой между линзой и стеклом заполнить флюоресцирующим раствором, то, по Ньютону, флюоресценция должна быть чередующейся яркости (по закону колец). Там, где видно светлое кольцо в отраженном свете, раствор внутри зазора поглощает примерно вдвое больше света, чем в соседних участках. Опыт не даёт колец флюоресценции, и, следовательно, Ньютон не прав. Так, увидав интерференцию, Ньютон её не обнаружил, потому что для этого нужны были гипотеза или опыт, который во времена Ньютона трудно было осуществить.[10]
— Сергей Вавилов, «Принципы и гипотезы оптики Ньютона», 1927
А. Беккерель в заседании Парижской академии сделал доклад о лучеиспускании ураном лучей, фотографирующих в темноте, аналогичных X-лучам, открытым Рентгеном <несколько> месяцев назад. Это было открытие радиоактивности. Первые снимки, присланные В. Рентгеном, были показаны в Парижской академии 20 января 1896 г., и Беккерель немедленно, тогда же, исходя из предполагаемой связи X-лучей с флюоресценцией стекла катодной лампы, начал свои опыты. Он пошел экспериментальным правильным путем, исходя из, по существу, неправильных посылок. Открытие Рентгена выявило существование «тёмных» лучей, проникающих материю и действующих на фотографическую пластинку. Беккерель немедленно применил, исходя из флюоресценции, с которой он их связал, эти новые экспериментальные представления к урановым солям, открыв новые лучеиспускания, доказал, что они связаны с атомом урана, получив для него X-лучи и излучения.[20]
А. Беккерель был прав: неизбежно, по сути дела ― это совершенно новое, никем не предполагавшееся явление ― радиоактивный распад, бренность, определенное время существования атома, должно было быть открыто в семье Беккерелей сейчас же после открытия X-лучей. Ибо только в этой семье научное внимание нескольких поколений физиков было направлено на явления свечения, электричества, действия света (фотографии).[23] Уже А. С. Беккерель, физик с широкими интересами, экспериментально работавший главным образом над электричеством, изучал явление фосфоресценции, систематически, вместе с Био и своим сыном, А. Э. Беккерелем, в 1839 г. Отчасти в связи с этими работами Стокс в 1852 г. открыл названную им флюоресценцией фосфоресценцию урана, которая явилась основой многочисленных позднейших работ А. Э. Беккереля (1859 и следующие), сперва с отцом, потом с сыном, позже открывшим в уране радиевые лучеиспускания. Уже тогда выявились особенности этой фосфоресценции, не выясненные, мне кажется, до конца до сих пор.[20]
Он <Гуго Фридрих> приходит к выводу, что действительность неминуемо должна испаряться из литературы, живописи, музыки, становящихся всё более дематериализованными. Если уже в стихах Малларме «от действительности оставалась только едва уловимая флюоресценция», то какое же отношение к реальности может иметь поэзия 50-х годов нашего столетия? Самое любопытное, что этот апологет модернизма связывает свои выводы с новейшими достижениями физики в области строения материи. Несомненно, что в современных условиях имеющий множество оттенков модернизм является буржуазным антиподом социалистического реализма...[15]
— Иван Анисимов, «Новая эпоха всемирной литературы», 1966
Только за год до открытия радиоактивности немецкий исследователь Вильгельм Конрад Рентген обнаружил невидимые лучи, проникающие сквозь плотные тела. Это было крупным научным событием. О природе рентгеновых лучей высказывались разные предположения. Французский математик Анри Пуанкаре выдвинул гипотезу, говорящую, что испускание лучей Рентгена связано с флюоресценцией стекла в трубке Крукса. Анри Беккерель занялся проверкой этой идеи. И пришел к неожиданным результатам…[17]
— Сергей Владимиров, «Как была открыта радиоактивность», 1966
Сначала он держал урановую соль на ярком солнечном свете, затем подносил к ней фотографическую пластинку, завернутую в чёрную бумагу. Если при флюоресценции кроме лучей обычного света выделяются и невидимые лучи, то для них, как и для лучей Рентгена, бумага будет прозрачна. Если пластинка при проявлении останется светлой, рассуждал Беккерель, значит, невидимых лучей нет, и Пуанкаре ошибочно связал х-лучи Рентгена с флюоресценцией. Пластинка почернела. Беккерель был готов заявить о подтверждении гипотезы математика, но, повторив опыт, заметил, что вблизи урановой соли пластинка чернеет даже в том случае, если уран хранился в полной темноте и не подвергался освещению.[17]
— Сергей Владимиров, «Как была открыта радиоактивность», 1966
Крупнейший французский ученый Пьер Кюри, вместе со своей женой Марией Склодовской-Кюри открывший в урановой руде новый элемент радий, думал так: «Существует некоторый род лучей, не доступных нашим чувствам; радий способен поглощать часть этих лучей и превращать их в энергию радиоактивных тел». Кюри считал, что радиоактивность все-таки можно объяснить флюоресценцией; она вызывалась, по его мнению, какими-то невидимыми, не доступными наблюдению лучами, пронизывающими весь мир.[17]
— Сергей Владимиров, «Как была открыта радиоактивность», 1966
Рассматривая поверхность Луны через специальные фильтры, американские астрономы <...> обнаружили на поверхности нашего естественного спутника мерцающие красные пятна. Это явление может быть, по-видимому, объяснено двояко: красные пятна свидетельствуют или о том, что на Луне есть месторождения газа, который вытекает через трещины, или же столь странное свечение вызывается флуоресценцией лунной поверхности, происходящей под действием солнечной радиации.[16]
В таком состоянии кометы называют «грязным айсбергом» или «грязным снежком», поскольку половина ее вещества ― лёд. Пока ядро в замерзшем состоянии, его видно только по отраженному солнечному свету. При возникновении комы пыль отражает гораздо больше света, а газ начинает светиться под действием ультрафиолетового излучения. На расстоянии около пяти астрономических единиц от Солнца флюоресценция становится интенсивней отражённого света. Параллельно идут химические реакции с выделением водорода, который образует длинный водородный хвост. Его свечение не видно с Земли, потому что оно поглощается земной атмосферой, но оно хорошо заметно со спутников.[24]
— Александр Семёнов, «Великая комета 1997 года», 1997
Из четырёх ныне известных законов люминесценции (закон Стокса, правило Каши, закон Вавилова и правило Левшина) два последних — независимость квантового выхода люминесценции от длины волны и закон зеркальной симметрии спектров поглощения и флуоресценции — сформулированы отечественными учеными. Сергею Вавилову вместе с немецким физикохимиком Теодором Фёрстером принадлежит также доказательство и объяснение эффекта переноса энергии электронного возбуждения между молекулами (1946 г.). Александр Теренин в 1943 г. одновременно с американским физикохимиком Гильбертом Льюисом (иностранный почетный член АН СССР с 1942 г.) объяснил фосфоресценцию как результат перехода молекулы в основное состояние из триплетного (в котором имеется два электрона с параллельными спинами, в отличие от обычных молекул, где спины всех пар электронов антипараллельны, т. е. направлены в противоположные стороны). Впрочем, попытки обнаружить ее предпринимали еще в середине XIX в., но те, кто тогда описал это явление, в действительности наблюдали лишь свечение примесей в видимой области спектра. Доказательство же того, что в ультрафиолетовой области флуоресцируют сами белки, получили Вирджи Шор и Артур Парди (США) в 1956 г. (правда, они не измеряли спектры свечения).[18]
Сегодня флуоресценция — рутинный метод изучения молекул в живой клетке и свойств окружающих их структур. Одним из пионеров в этой области был Александр Красновский: во второй половине 1940-х годов до появления фотоумножителей, в Институте биохимии им. А. Н. Баха АН СССР он получил уникальные данные о состоянии хлорофилла в листьях растений, используя визуальный флуориметр. Под его руководством в МГУ им. М. В. Ломоносова мы в середине 1950-х годов начали изучение люминесценции белков.[18]
Флюоресценция в мемуарах, письмах и дневниковой прозе[править]
Хорошо известен спор против теории флуоресценции Ломмеля; он утверждал, что все явления могут быть истолкованы, исходя лишь из теории резонанса (между прочим и закон Стокса), если только допустить, что мы имеем здесь затухающие колебания; понятно с его точки зрения, почему в этом случае, несмотря на монохроматический свет, мы имеем вообще полосы, а не линии. Затухающее колебание может быть по теории Фурье разложено в известный континуум волн, дающий, следовательно, светлую полосу.[8]
Но отсюда вытекает, между прочим, одно курьёзное следствие. Если разложить свет флуоресцирующего тела в спектр и выделить из какой-нибудь полосы флуоресценции узкую полоску и опять подвергнуть ее разложению, то если свет флуоресценции есть действительно затухающая волна, то должна опять получиться полоса, причем вообще она даже будет занимать другое место на скале длин волн. Аналогичные рассуждения над целым рядом подобных примеров (увы! за недостатком времени и сил пока приходится только рассуждать, тогда как следовало бы мерить) приводят к убеждению, что при оценке состава света, разложенного в спектральном приборе, слишком как будто мало до сих пор обращали внимания на роль рассеивающей свет материи.[8]
И обратно — как легко служить молебен или панихиду хорошо знакомым людям или таким, в которых чувствуешь добрых богомольцев, когда они стоят близко около аналоя, вникают в слова молитв. Но почему мне легко молиться, когда я активен, и много труднее молча участвовать в чужой молитве? Не тщеславие ли это? Не флуоресценция ли под влиянием чужих лучей?[12]
Вам известно, что теперешних работ, основанных на квантовой теории, я не знаю, но Л. И. Мандельштам рассказал мне следующее: С. И. Вавилов при изучении флуоресценции, возбуждаемой радиоактивными веществами, заметил, что иногда свечение жидкости носит другой характер, чем обычная флуоресценция; он тогда предложил аспиранту Черенкову исследовать этот вопрос экспериментально. Черенков произвёл множество трудных опытов и нашёл ряд закономерностей в явлении, отмеченном Вавиловым. Результаты своих экспериментальных исследований Черенков изложил в своей докторской диссертации. Одновременно Тамм и Франк стали изучать вопрос, поставленный Вавиловым, теоретически, и Тамм создал полную теорию описанного явления.[25] <Спустя пятнадцать лет все трое получили за эту работу Нобелевскую премию>
Губы его зашевелились: он хотел заговорить и не мог. И почти в тоже мгновение у него явилось необъяснимое побуждение утаить свое открытие от этих людей, желание говорить совершенно прошло. Он молча смотрел на свои голые ноги, весь дрожа.
Ему дали выпить какой-то розовой жидкости с зеленоватой флуоресценцией и с привкусом мяса, и силы его быстро поднялись.
— Это… помогает… Мне лучше теперь, — выговорил он с трудом.
Кругом послышался почтительный шёпот одобрения.[6]
Вот и Авронская улица. Два фиакра катятся один за другим. Трамвайный вагон визжит вдоль всей улицы, словно вонзая в нее иглу. Мелькают огни. Там и сям кучка мужчин в картузах занимает угол тротуара. Прохожих очень мало. Кафе зияют пустотой. Но стенки улицы сохраняют флюоресценцию многолюдия.[7]
Для меня это было не слишком трудно. Но моему танковидному спутнику пришлось долго хрустеть своими ломкими гранями, прежде чем околоосевая щель была взята, и мы оба, цепляясь за зубья и винты, стали осторожно нырять внутрь движущейся тьмы часового механизма. Сначала наши глаза ничего не различали; потом смутное алое свечение помогло нам различить какие-то очертания и контуры стальных выступов, шумно трущихся и со звоном ударяющихся друг о друга. Это был свет, сочащийся из самоцветного тела рубинов, вправленных в сталь: их призрачная флуоресценция вела нас своими дрожащими алыми бликами с зубца на зубец, часто спасая от их страшных ударов, протянувшихся из темноты.[19]
― … итак, вы полюбили его, Женя?
Было, может быть, и нечестно действовать в тылу у Скутаревского, теперь Женя представлялась не только простой, пришлой из неизвестности девушкой, но и частицей той отдаленной цели, из-за которой оба они состязались. Она ответила сразу, точно ждала вопроса:
― Не знаю, Николай. ― Ей не хватало средств объяснить, как она понимает это огромное, так затасканное старым миром слово. Что это?.. взаимное, жестокое притяжение клеток, или преувеличенное уважение, или благодарность за ласку, или недуг, происходящий от одиночества, или просто флуоресценция того клейкого, недолговременного вещества, в которое все мы одеты?[11]
Словом, я решила заняться только живописью, как бы это ни было трудно. Решила ― и Вы не можете себе представить, как легко стало у меня на душе. Я еще не оставила курсы, на днях сдала три экзамена, хожу на интересный семестр по флюоресценции.[26]
В последующие месяцы и годы Братец Кролик не стал общительнее. На прогулки выходил редко; из столовой спешил обратно в лабораторию, к своему столу. Жень-Жень и Джалиль, работавшие неподалеку от него, и начальница Евгения Васильевна говорили, что он очень знающий и талантливыйфизико-химик. Он занимался главным образом явлениями флюоресценции, разрабатывал светящиеся покрытия для измерительных приборов и телевизоров. Работал с исступленным прилежанием.[27]
— Лев Копелев, «Утоли моя печали» (глава девятая), 1981
Флюоресцирующие элементы защиты банкноты в 50 евро при ультрафиолетовом освещении
Так светят седины: Так древние главы семьи ― Последнего сына, Последнейшего из семи ―
В последние двери ―
Простертым свечением рук…
(Я краске не верю!
Здесь пурпур ― последний из слуг!) …Уже и не светом: Каким-то свеченьем светясь… Не в этом, не в этом ли ― и обрывается связь.
Так светят пустыни.
И ― больше сказав, чем могла:
Пески Палестины, Элизиума купола…[9]
— Марина Цветаева, «Не краской, не кистью!..», 9 октября 1922
Ему ― расстояние,
Ему ― отречение,
А ей ― сияние,
А ей ― свечение. И, обдавая сиянием, Она проплывает над зданием,
А он соскользнувшим лучом
Закалывается, как мечом,
И на своей арене,
На перекрестке ночном
Истекает стихотвореньем ―
Светящимся красным пятном.[28]
— Иван Елагин, «Учёный умно втолковывает...» (из книги «Дракон на крыше»), 1970
можно, видимо… Прошёптывая проборматывая
слышно все, как в золотом сечении, ―
в каждом уголке и в каждом атоме
трепет выпрямление свечение[29]
— Виктор Кривулин, «Проект» (из книги «Концерт по заявкам»), 1993
↑ 12Севергин В. М. Начертаніе технологіи минеральнаго царства, изложенное трудами Василья Севергина... Томъ первый. С. Петербургъ. При Императорской Академіи Наукъ. 1821 г.
↑ 12А. М. Бутлеров Сочинения в 3 томах. — М.: Издательство Акдемии Наук СССР, 1953-1958 гг.
↑ 12Герберт Уэллс Полное собрание фантастических романов, — Л.: «Земля и фабрика», 1929 г.
↑ 12Жюль Ромэн. Собрание сочинений: В 4 томах. Том 4. Кн. 2: Люди доброй воли: Детская любовь. Парижский эрос: Романы. Перевод с французского И. Мандельштама. — М.: ТЕРРА, 1994 г.
