Явище люмінесценції

Незвичайність предмета, про який піде мова, змушує почати здалеку — від того періоду в історії Землі, коли вперше з'явилася загроза гігантським ящерам. Цією загрозливою силою були дивні теплокровні істоти, які злякано ховалися по кущах при самій тільки появі динозаврів.

Однак з роками теплокровні росли й міцніли, а славне плем'я ящерів-велетнів дрібнішало й вимирало. Зараз тільки за гордим поворотом голови та загальними обрисами тіла можна пізнати в жалюгідних ящірках і гекконах їхніх великих предків. А втім, природі не властива нудна прямолінійність. Поступившись силою, втративши велич, далекі потомки прадавніх рептилій умудрились перетворити на недоліки головну перевагу своїх переможців. Щитомордники, гримучі змії і багато інших плазунів навчились уловлювати невидимі теплові промені, які мимоволі випускають їхні переможці, і в такий спосіб дістали можливість атакувати свої жертви у темних норах, під покривом ночі, коли все живе безпомічне. Вражаючий приклад того, як силу ворогів можна перетворити на слабкість!

Слід відзначити: теплокровні й досі не знайшли що протиставити шостому почуттю плазунів — теплобаченню. І навіть тоді, коли людина побудувала всілякі тепловізори, створивши прилади для інфрачервоного бачення в цілковитій темряві, це, по суті, було лише повторенням патента природи. Люди використали «винахід» плазунів, відшліфований мільйонами років нелегкої еволюції.

Все це мимоволі спало на думку, коли у відділі плазмених явищ у напівпровідниках Інституту напівпровідників АН УРСР професор Володимир Костянтинович Малютенко показав зовні нічим не примітний прилад: лінзочка в дюралевому футлярі та дві клеми із зворотного боку. Ось і вся технічна премудрість. Але ж коли на клеми цієї лампочки був поданий електричний імпульс, вона не спалахнула яскравим світлом, як це буває звичайно, а навпаки, перестала випромінювати будь-що, як належить тілу, нагрітому до певної температури.

Сталося абсолютно неймовірне — серед звичайних предметів утворилася якась «чорна діра», про що досі можна було прочитати хіба у фантастів та в деяких астрономів, які займаються дослідженням далекого космосу. Легко уявити собі здивування гримучої змії, яка звикла покладатися на своє безвідмовне шосте почуття, якби їй довелось зіткнутися з чимось подібним — предмети раптом перед її проникливим поглядом зникали б...

А втім, особливо хвилюватися з цього приводу не слід — предмети з поля зору зникають не назавжди. Варто прибрати електричний імпульс і «лампочка-навпаки» знову повернеться до свого природного стану. Вона стане звичайним предметом, який нічим не виділяється з-поміж інших.

Дивні перетворення «лампочки-навпаки» ще не так давно загнали б у кут навіть учених, які звикли нічому не дивуватися. Адже й сьогодні тільки вузьке коло спеціалістів знає про негативну люмінесценцію, що є причиною появи серед звичайних предметів «чорних дір» на замовлення.

Називати звичайну люмінесценцію позитивною, чи люмінесценцію з плюсом, знадобилось тоді, коли дослідники відкрили, що в цього явища є антипод. Зберігаючи спільну схожість зі своїм старшим родичем, що вивчається вже понад століття, він проте є його своєрідним дзеркальним відображенням і несе в собі мінус. Але про дзеркальне відображення трохи пізніше. Збережемо належний етикет і почнемо знайомство за старшинством.

Про позитивну люмінесценцію сьогодні знає, мабуть, кожен. Хто не милувався сяючим в теплу літню ніч світлячками чи зеленкуватими вогниками в морі, які розцвічують хвилі. На Далекому Сході під час вилову горбуші можна спостерігати ще більш вражаюче видовище — тарілка зі свіжою кетовою ікрою світиться, хоч читай при ній.

Ну, і як не згадати тут «Собаку Баскервілів», у якій злочинці так блискуче використали люмінесцентну фарбу? Правда, трохи менш відомо, що свічення деяких мінералів і навіть Північне сяйво також мають пряме відношення до тієї ж таки люмінісценції.

Із технічних застосувань цього явища найбільш відомі різні варіанти світлових панелей. Уже не дивують незвичайністю плоскі телевізійні екрани, де використана здатність деяких речовин світитись під впливом електромагнітного поля. До всіх цих пристроїв сьогодні додалися системи обробки інформації, різноманітні оптоелектричні пристрої — підсилювачі випромінювання тощо. Неможливо обійти увагою й те, що в основі роботи лазера лежать ті самі принципи позитивної люмінесценції.

Вражаюча невичерпність напрямку! Він дарує техніці винаходи, один дивовижніший іншого. І хай не всі вони ведуть до гучних технічних звершень, але всі, проте, надійно і послідовно збагачують техніку, Щоб повною мірою оцінити дотепність учених, котрі від скромного свічення світлячків і старих пнів проклали дорогу до каскаду блискучих досягнень сучасної техніки, нам доведеться зануритись у глибини квантової механіки. Без допомоги цієї непростої науки не розібратися в хитромудрих процесах, які призводять до того, що з кристалу, газу чи рідини раптом починає струменіти якесь випромінювання, що дістало назву люмінесценція. Або, навпаки, тіло начебто зовсім зникає з навколишнього світу, засвідчуючи, що все в цьому світі діалектично пов'язане, що у будь-якого прямого фізичного процесу і є зворотний. Але висновки потім. Зараз спробуємо розібратися в тому, що відбувається у мікросвіті речовини, коли вона починає поводитись так дивно.

ПРО РІВНОВАГУ І ЇЇ ПОРУШЕННЯ

Квантова механіка базується на тому сьогодні вже загальноприйнятому уявленні,