фосфоресценция е луминесценция, която се появява, когато енергия се доставя от електромагнитно излъчване, обикновено ултравиолетова светлина. Източникът на енергия рита електрон от атом от състояние с по-ниска енергия в „възбудено“ състояние с по-висока енергия; тогава електронът освобождава енергията под формата на Видима светлина (луминесценция), когато тя се връща обратно в по-ниско енергийно състояние.
Ключови заведения: Фосфоресценция
- Фосфоресценцията е вид фотолюминесценция.
- Във фосфоресценцията светлината се абсорбира от материал, като набъбва енергийните нива на електрони във възбудено състояние. Въпреки това, енергията на светлината не съвпада напълно с енергията на разрешените възбудени състояния, така че погълнатите снимки се забиват в състояние на триплет. Преходите към по-ниско и по-стабилно енергийно състояние отнемат време, но когато се появят, се отделя светлина. Тъй като това освобождаване става бавно, изглежда, че фосфоресциращият материал свети в тъмнината.
- Примерите за фосфоресциращи материали включват светещи в тъмните звезди, някои знаци за безопасност и светеща боя. За разлика от фосфоресциращите продукти, флуоресцентните пигменти спират да светят, след като източникът на светлина бъде отстранен.
- Въпреки че е наречен за зеленото сияние на елемента фосфор, фосфорът всъщност свети поради окисляване. Не е фосфоресциращ!
Просто обяснение
Фосфоресценцията освобождава акумулираната енергия бавно с времето. По принцип фосфоресциращият материал се "зарежда", като го излага на светлина. Тогава енергията се съхранява за период от време и бавно се освобождава. Когато енергията се освобождава веднага след поглъщане на падащата енергия, процесът се извиква флуоресценция.
Обяснение на квантовата механика
При флуоресценция повърхност абсорбира и отново излъчва фотон почти моментално (около 10 наносекунди). Фотолюминесценцията е бърза, тъй като енергията на погълнатите фотони съвпада с енергийните състояния и разрешава преходи на материала. Фосфоресценцията трае много по-дълго (милисекунди до дни), защото абсорбираният електрон преминава във възбудено състояние с по-висока спинова кратност. Възбудените електрони попадат в капан в триплетно състояние и могат да използват само „забранени“ преходи, за да преминат в синглетно състояние с по-ниска енергия. Квантовата механика позволява забранен преход, но те не са кинетично благоприятни, така че отнемат повече време. Ако се абсорбира достатъчно светлина, запаметената и освободена светлина става достатъчно значителна, за да изглежда, че материалът "свети в тъмна. "Поради тази причина фосфоресциращите материали, подобно на флуоресцентни материали, изглеждат много ярки под черна (ултравиолетова) светлина. Диаграма Jablonski обикновено се използва за показване на разликата между флуоресценция и фосфоресценция.
история
Проучването на фосфоресциращи материали датира най-малко от 1602 г., когато италианецът Винченцо Касиароло описва „лапис соларис“ (слънчев камък) или „лапис лунарис“ (лунен камък). Откритието е описано в книгата на професора по философия Джулио Чезаре ла Гала от 1612 година De Phenomenis в Орбе Луна. La Galla съобщава, че камъкът на Casciarolo излъчва светлина върху него, след като е бил калцифициран чрез нагряване. То получава светлина от Слънцето и след това (като Луната) излъчва светлина в тъмнината. Камъкът беше нечист барит, въпреки че други минерали също показват фосфоресценция. Те включват някои диаманти (известен на индийския цар Бхоя още през 1010-1055 г., преоткрит от Алберт Магнус и отново преоткрит от Робърт Бойл) и бял топаз. По-специално китайците оценяват вид флуорит, наречен хлорофан, който да показва луминесценция от топлина на тялото, излагане на светлина или втриване. Интересът към природата на фосфоресценцията и други видове луминесценция в крайна сметка доведе до откриването на радиоактивност през 1896г.
материали
Освен няколко природни минерала, фосфоресценцията се произвежда от химични съединения. Вероятно най-известният от тях е цинков сулфид, който се използва в продуктите от 30-те години на миналия век. Цинковият сулфид обикновено излъчва зелена фосфоресценция, въпреки че могат да се добавят фосфори за промяна на цвета на светлината. Фосфорите абсорбират светлината, излъчвана от фосфоресценцията, и след това я освобождават като друг цвят.
Съвсем наскоро стронциевият алуминат се използва за фосфоресценция. Това съединение свети десет пъти по-ярко от цинковия сулфид и също така съхранява енергията си много по-дълго.
Примери за фосфоресценция
Най-често срещаните примери за фосфоресценция включват звезди, които хората поставят върху стените на спалнята, които светят с часове след като светлините са изключени и боя, използвана за направата на светещи стенописи. Въпреки че стихията фосфор свети зелено, светлината се освобождава от окисляване (хемилуминесценция) и е не пример за фосфоресценция.
Източници
- Франц, Карл А.; Kehr, Wolfgang G.; Зигъл, Алфред; Wieczoreck, Jürgen; Адам, Валдемар (2002). "Луминисцентни материали" в Енциклопедия на индустриалната химия на Ullmann. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.a15_519
- Рода, Алдо (2010). Хемилуминесценция и биолуминесценция: минало, настояще и бъдеще. Кралско химическо дружество.
- Zitoun, D.; Bernaud, L.; Manteghetti, A. (2009). Микровълнов синтез на дълготраен фосфор. J. Chem. Educ. 86. 72-75. doi: 10.1021 / ed086p72