фосфоресценция это свечение, которое возникает при энергия поставляется электромагнитное излучение, как правило, ультрафиолетовый свет. Источник энергии пинает электрон атом из состояния с более низкой энергией в "возбужденное" состояние с более высокой энергией; тогда электрон высвобождает энергию в виде видимый свет (свечение), когда он возвращается к состоянию с более низкой энергией.
Ключевые выводы: фосфоресценция
- Фосфоресценция - это тип фотолюминесценции.
- При фосфоресценции свет поглощается материалом, поднимая энергетические уровни электронов в возбужденное состояние. Однако энергия света не совсем совпадает с энергией разрешенных возбужденных состояний, поэтому поглощенные фотографии застряли в триплетном состоянии. Переходы в более низкое и более стабильное энергетическое состояние требуют времени, но когда они происходят, свет высвобождается. Поскольку это высвобождение происходит медленно, фосфоресцентный материал светится в темноте.
- Примеры фосфоресцентных материалов включают звезды, светящиеся в темноте, некоторые знаки безопасности и светящиеся краски. В отличие от фосфоресцентных продуктов, флуоресцентные пигменты перестают светиться после удаления источника света.
- Хотя назван в честь зеленого свечения элемента фосфора, фосфор фактически светится из-за окисления. Это не фосфоресцирует!
Простое объяснение
Фосфоресценция высвобождает накопленную энергию медленно с течением времени. В основном, фосфоресцентный материал «заряжается», подвергая его воздействию света. Затем энергия сохраняется в течение некоторого времени и медленно высвобождается. Когда энергия высвобождается сразу после поглощения падающей энергии, процесс называется флуоресценция.
Квантовая Механика Объяснение
При флуоресценции поверхность поглощает и переизлучает фотон практически мгновенно (около 10 наносекунд). Фотолюминесценция происходит быстро, потому что энергия поглощенных фотонов соответствует энергетическим состояниям и разрешенным переходам материала. Фосфоресценция длится намного дольше (от миллисекунд до дней), потому что поглощенный электрон переходит в возбужденное состояние с большей спиновой множественностью. Возбужденные электроны попадают в ловушку в триплетном состоянии и могут использовать только «запрещенные» переходы для перехода в синглетное состояние с более низкой энергией. Квантовая механика допускает запрещенный переход, но они не являются кинетически благоприятными, поэтому для их возникновения требуется больше времени. Если поглощается достаточное количество света, накопленный и выпущенный свет становится достаточно значительным для того, чтобы материал мог «светиться в темный. »По этой причине фосфоресцентные материалы, такие как флуоресцентные материалы, выглядят очень яркими при черном (ультрафиолетовом) свете. Диаграмма Яблонского обычно используется для отображения разницы между флуоресценцией и фосфоресценцией.
история
Исследование фосфоресцентных материалов датируется как минимум 1602 годом, когда итальянец Винченцо Кашароло описал «ляпис-солярис» (солнечный камень) или «ляпис-лунарис» (лунный камень). Открытие было описано в книге 1612 года профессора философии Джулио Чезаре ла Галлы. Явление в Orbe Lunae. Ла Галла сообщает, что камень Кашароло излучал свет после того, как он был кальцинирован нагреванием. Он получил свет от Солнца, а затем (как Луна) испустил свет в темноте. Камень был нечистым баритом, хотя другие минералы также обладают фосфоресценцией. Они включают в себя некоторые бриллианты (известный индийскому королю Бходжа еще в 1010-1055 гг., заново открыт Альбертусом Магнусом и вновь вновь открыт Робертом Бойлом) и белый топаз. Китайцы, в частности, ценили тип флюорита, называемого хлорофаном, который проявлял бы свечение от жары тела, воздействия света или трения. Интерес к природе фосфоресценции и других типов люминесценции в конечном итоге привел к открытию радиоактивности в 1896 году.
материалы
Помимо нескольких природных минералов, фосфоресценция производится химическими соединениями. Вероятно, самым известным из них является сульфид цинка, который используется в продуктах с 1930-х годов. Сульфид цинка обычно испускает зеленую фосфоресценцию, хотя могут быть добавлены люминофоры для изменения цвета света. Люминофоры поглощают свет, излучаемый фосфоресценцией, а затем выделяют его как другой цвет.
Совсем недавно алюминат стронция использовался для фосфоресценции. Это соединение светится в десять раз ярче, чем сульфид цинка, а также значительно дольше сохраняет свою энергию.
Примеры фосфоресценции
Типичными примерами фосфоресценции являются звезды, которые люди ставят на стены спальни, которые светятся в течение нескольких часов после выключения света, и краски, используемые для создания светящихся звездных фресок. Хотя стихия фосфор светится зеленым, свет освобождается от окисления (хемилюминесценции) и является не пример фосфоресценции.
источники
- Франц, Карл А.; Kehr, Wolfgang G.; Сиггель, Альфред; Вечорек, Юрген; Адам, Вальдемар (2002). "Люминесцентные материалы" в Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.a15_519
- Рода, Альдо (2010). Хемилюминесценция и биолюминесценция: прошлое, настоящее и будущее. Королевское химическое общество.
- Зитун Д.; Берно, Л.; Мантегетти, А. (2009). Микроволновый синтез длительного люминофора. J. Химреагент общеобразовательный. 86. 72-75. doi: 10.1021 / ed086p72