3. Фотохромный эффект

Входы: излучение.

Выходы: цвет.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.63. Зависимость спектра поглощения от длины волны;

1 - спектр поглощения в основном состоянии (состояние A);

2 - спектр поглощения в фотоиндуцированном состоянии (состояние B); k- спектр поглощения; длина волны

Сущность:

Фотохромный эффект заключается в изменении окраски вещества под действием видимого или ультрафиолетового излучения. В отличие от обычного выцветания красок, этот эффект обратим. Первоначальная окраска или отсутствие таковой восстанавливается через некоторое время в темноте под действием излучения другой частоты или при нагревании. Но наведенную окраску можно и сохранить сколь угодно долго, если охладить фотохромное вещество или обработать его некоторыми газами. Фотохромизм также восстанавливается при соответствующей вторичной обработке.

Скорость окрашивания и интенсивность окраски зависят не только от структуры молекул самого фотохромного соединения, но и от среды, в которую оно может быть введено (стекло, керамика, жидкость, пластмасса, ткань и др.).

Многие фотохромные вещества при облучении интенсивным светом могут темнеть, причем их "быстродействие" достигает несколько микросекунд. Это позволяет использовать фотохромные тела как светозатворы для защиты глаз или светочувствительных приборов от неожиданной вспышки мощного излучения. Есть возможность использовать их как регуляторы светопропускания в зависимости от интенсивности света.

Явление фотохромизма объясняется переходом вещества при поглощении света из основного состояния, называемого состоянием A, в фотоиндуцированное состояние B, для которого характерен иной спектр поглощения света, чем в состоянии A (рис.2.63). Фотоиндуцированное состояние B, в которое под действием света переходят некоторые вещества под действием света, имеет определённое время жизни, по истечении которого происходит самопроизвольный обратный переход в состояние A за счёт внутренней энергии вещества.

Математическое описание:

На основании закона Бугера - Ламберта отношение интенсивности двух спектральных составляющих проходящего света I (l₁), соответствующей длине волны l₁ и I (l₂), соответствующей длине волны l₂, по мере распространения в ФВ будет затухать экспоненциально для коэффициентов поглощения k(l₁)>k(l₂):

I (l₁)/ I(l₂) =( I₀₁/I₀₂) exp(-(k(l₁)-k(l₂)) x),

где

I₀₁ и I₀₂ – интенсивности, соответствующие длинам волн l₁ и l₂ спектральных составляющих света перед и после прохождения ФВ.

Применение.

Явление фотохромизма широко используется в оптике, оптоэлектронике и голографии. В частности, явление фотохромизма применяется в устройствах регистрации, обработки и хранения оптической информации, устройствах модуляции оптического излучения (лазерный затворы).

А.с.267 967: Устройство для представления информации в трехмерной форме, отличающееся тем, что с целью улучшения стереоскопического восприятия трехмерных изображений и упрощения устройства оно содержит три параллельных ряда плоских панелей, на противоположных концах которых нанесены изготовленные из фотохромного материала активные зоны, одна из которых служит для просмотра изображения, а другая - для обработки информации, причем все панели установлены на разной высоте на трех осях

Патент США 355824: Световой затвор содержит фотохромное тело, показатель преломления которого может изменяться при облучении световым потоком определенной длины волны для данного фотохромного материала. Фотохромное тело совместно с модулятором света образует изображение при изменении показателя преломления. Например, фотохромное тело может вводиться в полость эталона Фабри-Перо или в призму Волластона.