蛍光と燐光の違い

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蛍光とリン光は、物質が発光する 2 つの原子プロセスです。ただし、蛍光とリン光は異なるプロセスによって生成されます。蛍光現象と燐光現象の両方で、材料の分子は光を吸収し、より低いエネルギー (またはより長い波長) の光子を放出しますが、蛍光ではプロセスは燐光よりもはるかに高速です。さらに、電子の回転方向は変わりません。

フォトルミネッセンスとは?

発光とは、特定の外部刺激を受けた後、特定の材料が光放射 (可視範囲のエネルギーを持つ光子) を放出する特性です。特に、フォトルミネセント物質は、紫外線(UV)放射などの電磁放射源にさらされたときに、受け取った放射によって引き起こされる原子または分子の励起の結果として可視光を放出する物質である。

物質がエネルギー刺激を吸収する方法の 1 つは、刺激を受ける前よりも高いエネルギー レベルで原子の電子を励起することです。この場合、分子または原子が励起されている、または振動が増加していると言います。この場合、材料の加熱が発生します. 分子または原子は、さまざまな種類のエネルギーを吸収することによって励起される可能性があります: 電磁放射 (波長が異なるため、エネルギーが異なる光)、何らかの発熱化学反応の結果としての化学エネルギー、または摩擦や圧力などの機械的エネルギー。変化します。 

材料による電磁エネルギー (光) または光子の吸収は、前述の 2 つの効果を生み出す可能性があります: 材料の分子または原子が加熱されるか、それらが励起されます。励起されると、電子はエネルギー刺激を受ける前よりも高いエネルギーレベルに移動します。それらが元のエネルギーレベル、またはより安定した基底状態に戻ると、励起状態と基底状態の間のエネルギーの差に対応するエネルギーを持つ光子を放出します。このエネルギーの違いは、材料が吸収するエネルギーとは関係なく、材料の特性です。これらはフォトルミネッセンス物質または材料であり、放出された光子はフォトルミネッセンスとして認識されます。 

蛍光とリン光は、材料のフォトルミネッセンスの 2 つの形式です。別のタイプのエネルギー刺激または励起源に関連する他の発光メカニズムは、摩擦発光 (摩擦に関連)、生物発光 (ホタルなどの生物学的プロセスに関連)、および化学発光 (化学反応に関連) です。

蛍光

蛍光は、高エネルギー光 (短波長または高周波) が吸収され、材料内の電子の励起を生成するメカニズムです。通常、吸収される光は紫外域にあり、吸収プロセスは電子の回転方向を変えることなく急速に起こります。すでに述べたように、蛍光は急速なプロセスであるため、励起源が停止すると、材料は即座に発光を停止します。

蛍光物質が発する光の色 (波長) は、入射光の波長とは無関係であり、可視光または赤外スペクトル (可視光よりも低い周波数または長い波長) に対応することができます。電子の基底状態への脱励起により、可視光または赤外光が放出されます。蛍光物質の吸収スペクトルと発光スペクトルの波長の違いは、ストークス シフトと呼ばれます。

蛍光メカニズムの基本的なパラメーターは次のとおりです。

  • 平均寿命 (τ): 分子が基底状態に戻る前に励起状態で過ごす平均時間 (~10 ns)。
  • 量子収率 (φF): 吸収された光子数に対する放出された光子数の比率。常に 1 未満です。

蛍光の例

蛍光の例としては、蛍光灯やネオンサイン、ブラックライト (紫外線) で光るが励起光を消すと光らなくなる素材、マーカー ペンなどがあります。非常に特異な例は、紫外線によって励起されると蛍光を発するサソリです。動物の外骨格は紫外線から保護していないため、長時間さらされるべきではありません。 

燐光

蛍光と同様に、リン光材料は高エネルギー光 (通常は紫外線) を吸収します。これにより、材料内の電子が励起前よりも高いエネルギー レベルで励起されます。しかし、リン光とは異なり、基底エネルギー状態への遷移ははるかに長い時間で発生し、電子の回転方向は励起と脱励起の過程で変化する可能性があります。

リン光材料は、励起が停止した後、数秒間または最大 2 日間発光します。これは、励起された電子のエネルギージャンプが蛍光現象よりも大きいために発生します。つまり、基底状態に戻るときの電子のエネルギー損失が大きくなり、励起状態と基底状態の間の中間のエネルギー状態を経ることで脱励起を起こすことができます。

電子は、蛍光イベントでは回転またはスピンの方向を決して変更しませんが、リン光イベントでは変更できるため、この変更はエネルギー吸収中または脱励起プロセス中に発生する可能性があります。電子は元のスピンに戻るまで最低エネルギー状態に戻らないため、光励起によって引き起こされるスピンの変化は、より長い脱励起時間を伴います。停止しました。

りん光の例

蓄光材料は、銃の照準器、さまざまな塗料、時計の針に使用され、夜の時間を知らせます。

噴水

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Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

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