Fluorescencja i fosforescencja to dwa mechanizmy emitujące światło lub przykłady fotoluminescencji. Jednak, dwa warunki nie oznaczają tego samego i nie występują w ten sam sposób. Zarówno w fluorescencji, jak i fosforescencji cząsteczki absorbują światło i emitują fotony o mniejszej energii (dłużej długość fali), ale fluorescencja występuje znacznie szybciej niż fosforescencja i nie zmienia kierunku wirowania elektrony.
Oto jak działa fotoluminescencja, a także przegląd procesów fluorescencji i fosforescencji wraz ze znanymi przykładami każdego rodzaju emisji światła.
Fotoluminescencja występuje, gdy cząsteczki absorbują energię. Jeśli światło powoduje wzbudzenie elektroniczne, cząsteczki są wywoływane podekscytowany. Jeśli światło powoduje wzbudzenie wibracyjne, nazywa się cząsteczki gorąco. Cząsteczki mogą się wzbudzać przez pochłanianie różnych rodzajów energii, takich jak energia fizyczna (światło), energia chemiczna lub energia mechaniczna (np. Tarcie lub ciśnienie). Absorbujące światło lub fotony mogą powodować, że cząsteczki stają się zarówno gorące, jak i wzbudzone. Po wzbudzeniu elektrony są podnoszone do wyższego poziomu energii. Gdy powracają do niższego i bardziej stabilnego poziomu energii, uwalniane są fotony. Fotony są postrzegane jako fotoluminescencja. Dwa rodzaje fotoluminescencji i fluorescencji i fosforescencji.
W fluorescencji, światło o wysokiej energii (krótka długość fali, wysoka częstotliwość) jest pochłaniane, powodując wzbudzenie elektronu w stan wzbudzonej energii. Zwykle wchłania się światło zakres ultrafioletu, Proces absorpcji zachodzi szybko (w odstępie 10-15 sekund) i nie zmienia kierunku spinu elektronu. Fluorescencja zachodzi tak szybko, że po zgaszeniu światła materiał przestaje świecić.
Kolor (długość fali) światła emitowanego przez fluorescencję jest prawie niezależny od długości fali padającego światła. Oprócz światła widzialnego uwalniane jest również światło podczerwone lub IR. Relaksacja wibracyjna uwalnia światło podczerwone około 10-12 sekund po incydencie promieniowanie jest absorbowane. De-wzbudzenie do stanu podstawowego elektronu emituje światło widzialne i podczerwone i występuje około 10-9 sekund po pochłonięciu energii. Różnica długości fali między widmami absorpcji i emisji materiału fluorescencyjnego nazywa się jego Przesunięcie Stokesa.
Świetlówki i neony są przykładami fluorescencji, podobnie jak materiały świecące pod czarnym światłem, ale przestają świecić po wyłączeniu światła ultrafioletowego. Niektóre skorpiony będą się fluoryzować. Świecą tak długo, jak długo światło ultrafioletowe dostarcza energii, jednak egzoszkielet zwierzęcia nie chroń go bardzo dobrze przed promieniowaniem, więc nie powinieneś długo włączać czarnego światła, aby zobaczyć skorpiona poświata. Niektóre koralowce i grzyby są fluorescencyjne. Wiele zakreślaczy jest również fluorescencyjnych.
Podobnie jak w przypadku fluorescencji materiał fosforyzujący pochłania światło o wysokiej energii (zwykle ultrafioletowe), powodując przejście elektronów w stan wyższej energii, ale przejście z powrotem do niższego stanu energetycznego zachodzi znacznie wolniej i kierunek wirowania elektronów może zmiana. Materiały fosforyzujące mogą wydawać się świecić przez kilka sekund do kilku dni po wyłączeniu światła. Powodem, dla którego fosforescencja trwa dłużej niż fluorescencja, jest to, że wzbudzone elektrony skaczą na wyższy poziom energii niż w przypadku fluorescencji. Elektrony mają więcej energii do stracenia i mogą spędzać czas na różnych poziomach energii między stanem wzbudzonym a stanem podstawowym.
Elektron nigdy nie zmienia kierunku wirowania we fluorescencji, ale może to zrobić, jeśli warunki są odpowiednie podczas fosforescencji. To odwrócenie wirowania może wystąpić podczas absorpcji energii lub później. Jeśli spin nie występuje, mówi się, że cząsteczka znajduje się w a stan singletowy. Jeśli elektron ulega spinowi, odwróć a stan trojaczki jest uformowany. Stany trypletu mają długą żywotność, ponieważ elektron nie spadnie do niższego stanu energetycznego, dopóki nie powróci do swojego pierwotnego stanu. Z powodu tego opóźnienia materiały fosforyzujące wydają się „świecić w ciemności”.
Materiały fosforyzujące są używane w celownikach, świecić w ciemnych gwiazdachi farby używane do tworzenia gwiezdnych malowideł ściennych. Pierwiastek fosfor świeci w ciemności, ale nie z fosforescencji.