svetielkovanie je luminiscencia, ktorá nastane, keď energie dodáva spoločnosť elektromagnetická radiácia, zvyčajne ultrafialové svetlo. Zdroj energie kope elektrón atóm zo stavu nižšej energie do stavu „vzrušenej“ vyššej energie; potom elektrón uvoľní energiu vo forme viditeľné svetlo (luminiscencia), keď klesne späť do nižšieho energetického stavu.
Kľúčové cesty: Fosforescencia
- Fosforescencia je typ fotoluminiscencie.
- Pri fosforescencii je svetlo absorbované materiálom, ktorý narastá hladina energie elektrónov do excitovaného stavu. Energia svetla sa však úplne nezhoduje s energiou povolených excitovaných stavov, takže absorbované fotografie uviaznu v trojitom stave. Prechod do nižšieho a stabilnejšieho energetického stavu si vyžaduje čas, ale keď nastane, svetlo sa uvoľní. Pretože k tomuto uvoľňovaniu dochádza pomaly, zdá sa, že v tme svieti fosforeskujúci materiál.
- Medzi príklady fosforeskujúcich materiálov patria žiariace tmy, niektoré bezpečnostné značky a žiariaca farba. Na rozdiel od fosforeskujúcich produktov fluorescenčné pigmenty prestanú svietiť, keď sa svetelný zdroj odstráni.
- Aj keď je fosfor pomenovaný pre zelenú žiaru prvku fosfor, v skutočnosti oxiduje. Nie je to fosforeskujúci!
Jednoduché vysvetlenie
Fosforesencia uvoľňuje akumulovanú energiu v priebehu času pomaly. V podstate je fosforeskujúci materiál „nabitý“ vystavením svetlu. Potom sa energia na určitý čas ukladá a pomaly sa uvoľňuje. Keď sa energia uvoľní okamžite po absorbovaní dopadajúcej energie, proces sa nazýva fluorescencie.
Vysvetlenie kvantovej mechaniky
Pri fluorescencii povrch absorbuje a znova emituje fotón takmer okamžite (asi 10 nanosekúnd). Fotoluminiscencia je rýchla, pretože energia absorbovaných fotónov zodpovedá energetickým stavom a povoleným prechodom materiálu. Fosforescencia trvá omnoho dlhšie (milisekundy až dni), pretože absorbovaný elektrón prechádza do excitovaného stavu s vyššou multiplikáciou spinov. Vzrušené elektróny sú uväznené v trojitom stave a môžu použiť iba „zakázané“ prechody na prechod do nižšieho energetického stavu tielka. Kvantová mechanika umožňuje zakázaný prechod, ale nie je kineticky priaznivá, takže trvá dlhšie. Ak je absorbované dostatočné množstvo svetla, uložené a uvoľnené svetlo sa stáva dostatočne významným na to, aby sa materiál objavil v žiarení tmavý. “Z tohto dôvodu sa fosforeskujúce materiály, ako napríklad žiarivky, javia ako čierne (ultrafialové) svetlo veľmi jasné. Jablonskiho diagram sa bežne používa na zobrazenie rozdielu medzi fluorescenciou a fosforescenciou.
histórie
Štúdium fosforeskujúcich materiálov siaha až do roku 1602, keď taliansky Vincenzo Casciarolo opísal „lapis solaris“ (slnečný kameň) alebo „lapis lunaris“ (mesačný kameň). Tento objav bol opísaný v knihe profesora Giulia Cesare la Gallu z roku 1612 De Phenomenis v Orbe Lunae. La Galla uvádza, že Casciarolov kameň vyžaroval svetlo po tom, čo bol kalcifikovaný zahrievaním. Prijímalo svetlo od Slnka a potom (podobne ako Mesiac) vydávalo svetlo v tme. Kameň bol nečistým barytom, hoci iné minerály vykazujú aj fosforescenciu. Zahŕňajú niektoré kule (známy indickému kráľovi Bhoji už v rokoch 1010-1055, znovuobjavený Albertom Magnusom a znovuobjavený Robertom Boylom) a biely topaz. Obzvlášť Číňania si vážili typ fluóru nazývaného chlorofán, ktorý by vykazoval luminiscenciu z telesného tepla, vystavenie svetlu alebo bol trený. Záujem o povahu fosforescencie a iných typov luminiscencie nakoniec v roku 1896 viedol k objavu rádioaktivity.
materiály
Okrem niekoľkých prírodných minerálov sa fosforescencia vyrába chemickými zlúčeninami. Pravdepodobne najznámejší z nich je sulfid zinočnatý, ktorý sa vo výrobkoch používa od 30. rokov 20. storočia. Sulfid zinočnatý zvyčajne vyžaruje zelenú fosforescenciu, aj keď sa môžu na zmenu farby svetla pridať aj fosfory. Fosfory absorbujú svetlo emitované fosforescenciou a potom ho uvoľňujú ako ďalšiu farbu.
V poslednom čase sa na fosforescenciu používa hlinitan strontnatý. Táto zlúčenina svieti desaťkrát jasnejšie ako sulfid zinočnatý a tiež ukladá svoju energiu oveľa dlhšie.
Príklady fosforescencie
Medzi bežné príklady fosforescencie patria hviezdy, ktoré ľudia kladú na steny spálne a ktoré žiaria celé hodiny po zhasnutí svetiel a farby, ktoré sa používajú na výrobu žiarivých nástenných malieb. Aj keď prvok fosfor svieti zelene, svetlo sa uvoľňuje oxidáciou (chemiluminiscencia) a je nie príklad fosforescencie.
zdroje
- Franz, Karl A.; Kehr, Wolfgang G.; Siggel, Alfred; Wieczoreck, Jürgen; Adam, Waldemar (2002). "Luminiscenčné materiály" v Ullmannova encyklopédia priemyselnej chémie. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10,1002 / 14356007.a15_519
- Roda, Aldo (2010). Chemiluminiscencia a bioluminiscencia: minulosť, prítomnosť a budúcnosť. Kráľovská spoločnosť chémie.
- Zitoun, D.; Bernaud, L.; Manteghetti, A. (2009). Mikrovlnná syntéza dlhotrvajúceho fosforu. J. Chem. Educ. 86. 72-75. doi: 10,1021 / ed086p72