Флуоресценция и фосфоресценция являются двумя механизмами, которые испускают свет или являются примерами фотолюминесценции. Однако, два условия не означают одно и то же и не происходят одинаково. Как при флуоресценции, так и при фосфоресценции, молекулы поглощают свет и излучают фотоны с меньшей энергией (дольше длина волны), но флуоресценция происходит гораздо быстрее, чем фосфоресценция и не меняет направление вращения электроны.
Вот как работает фотолюминесценция и посмотрите на процессы флуоресценции и фосфоресценции, с известными примерами каждого типа излучения света.
Фотолюминесценция происходит, когда молекулы поглощают энергию. Если свет вызывает электронное возбуждение, молекулы называются в восторге. Если свет вызывает колебательное возбуждение, молекулы называются жарко. Молекулы могут возбуждаться, поглощая различные типы энергии, такие как физическая энергия (свет), химическая энергия или механическая энергия (например, трение или давление). Поглощение света или фотонов может вызвать нагревание и возбуждение молекул. При возбуждении электроны поднимаются до более высокого энергетического уровня. Когда они возвращаются к более низкому и более стабильному уровню энергии, фотоны высвобождаются. Фотоны воспринимаются как фотолюминесценция. Два типа фотолюминесценции и флуоресценции и фосфоресценции.
В флуоресценциисвет высокой энергии (коротковолновый, высокочастотный) поглощается, толкая электрон в возбужденное энергетическое состояние. Обычно поглощенный свет находится в ультрафиолетовый диапазонПроцесс поглощения происходит быстро (через интервал 10-15 секунд) и не меняет направление вращения электрона. Флуоресценция происходит настолько быстро, что если вы выключите свет, материал перестанет светиться.
Цвет (длина волны) света, излучаемого флуоресценцией, практически не зависит от длины волны падающего света. В дополнение к видимому свету также выделяется инфракрасный или инфракрасный свет. Колебательная релаксация выделяет ИК-свет около 10-12 секунд после падающего излучения поглощается. Возбуждение до основного состояния электронов испускает видимый и инфракрасный свет и происходит около 10-9 секунд после того, как энергия поглощена. Разница в длине волны между спектрами поглощения и излучения флуоресцентного материала называется его Стокса сдвиг.
Флуоресцентные лампы и неоновые вывески являются примерами флуоресценции, как и материалы, которые светятся под черным светом, но перестают светиться, когда ультрафиолетовый свет выключен. Некоторые скорпионы будут флуоресцировать. Они светятся до тех пор, пока ультрафиолетовый свет дает энергию, однако экзоскелет животного не дает очень хорошо защитите его от излучения, так что вы не должны держать черный свет слишком долго, чтобы увидеть скорпиона свечение. Некоторые кораллы и грибы являются флуоресцентными. Многие маркеры также флуоресцентные.
Как и во флуоресценции, фосфоресцентный материал поглощает высокоэнергетический свет (обычно ультрафиолетовый), заставляя электроны переходить в состояние с более высокой энергией, но переход обратно в состояние с более низкой энергией происходит гораздо медленнее, и направление вращения электрона может изменение. Фосфоресцентные материалы могут светиться в течение нескольких секунд, вплоть до пары дней после выключения света. Причина, по которой фосфоресценция длится дольше, чем флуоресценция, заключается в том, что возбужденные электроны прыгают до более высокого уровня энергии, чем при флуоресценции. Электроны могут терять больше энергии и могут проводить время на разных уровнях энергии между возбужденным состоянием и основным состоянием.
Электрон никогда не меняет своего направления вращения при флуоресценции, но может сделать это, если условия являются правильными во время фосфоресценции. Этот переворот может происходить во время поглощения энергии или после нее. Если не происходит переворота спина, молекула находится в синглетное состояние. Если электрон претерпевает спин спин триплетное состояние сформирован. Триплетные состояния имеют длительное время жизни, так как электрон не перейдет в состояние с более низкой энергией, пока не вернется в исходное состояние. Из-за этой задержки, фосфоресцентные материалы кажутся «светящимися в темноте».
Фосфоресцентные материалы используются в прицелах, светятся в темноте звезди краски, используемые для изготовления звездных фресок. Элемент фосфор светится в темноте, но не от фосфоресценции.