ความแตกต่างระหว่างสารเรืองแสงและสารเรืองแสง

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


ฟลูออเรสเซนซ์และฟอสฟอเรสเซนซ์เป็นกระบวนการของอะตอมสองกระบวนการที่วัสดุเปล่งแสงออกมา อย่างไรก็ตาม ฟลูออเรสเซนซ์และฟอสฟอเรสเซนต์เกิดจากกระบวนการที่แตกต่างกัน ทั้งในปรากฏการณ์การเรืองแสงและการเรืองแสง โมเลกุลของวัสดุจะดูดซับแสงและปล่อยโฟตอนที่พลังงานต่ำกว่า (หรือความยาวคลื่นที่ยาวกว่า) แต่ในกระบวนการเรืองแสงนั้นเร็วกว่ากระบวนการเรืองแสงมาก นอกจากนี้ทิศทางการหมุนของอิเล็กตรอนจะไม่เปลี่ยนแปลง

โฟโตลูมิเนสเซนซ์คืออะไร?

การเรืองแสงเป็นคุณสมบัติที่วัสดุบางชนิดสามารถแผ่รังสีแสง (โฟตอนที่มีพลังงานในช่วงที่มองเห็นได้) หลังจากได้รับการกระตุ้นจากภายนอกบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารโฟโตลูมิเนสเซนต์คือสารที่เมื่อสัมผัสกับแหล่งกำเนิดของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) จะปล่อยแสงที่มองเห็นได้อันเป็นผลมาจากการกระตุ้นของอะตอมหรือโมเลกุลที่เกิดจากการแผ่รังสีที่ได้รับ

วิธีหนึ่งที่วัสดุสามารถดูดซับสิ่งเร้าที่มีพลังได้โดยการทำให้อิเล็กตรอนของอะตอมตื่นเต้นที่ระดับพลังงานที่สูงกว่าก่อนที่จะได้รับสิ่งเร้านั้น ในกรณีนี้ เรากล่าวว่าโมเลกุลหรืออะตอมถูกกระตุ้นหรือเพิ่มการสั่นสะเทือน ซึ่งในกรณีนี้ วัสดุจะเกิดความร้อน ขึ้น โมเลกุลหรืออะตอมสามารถถูกกระตุ้นได้โดยการดูดซับพลังงานประเภทต่างๆ: รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (แสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน ดังนั้นพลังงานจึงต่างกัน) พลังงานเคมีอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมีภายนอกหรือพลังงานกล เช่น แรงเสียดทานหรือความดัน การเปลี่ยนแปลง 

การดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) หรือโฟตอนโดยวัสดุสามารถทำให้เกิดผลสองอย่างที่เรากล่าวถึง: โมเลกุลหรืออะตอมของวัสดุร้อนขึ้นหรือทำให้ตื่นเต้น เมื่อถูกกระตุ้น อิเล็กตรอนจะผ่านไปยังระดับพลังงานที่สูงกว่าก่อนที่จะได้รับการกระตุ้นพลังงาน เมื่อพวกมันกลับสู่ระดับพลังงานดั้งเดิมหรือสถานะพื้นดินที่เสถียรกว่า พวกมันจะปล่อยโฟตอนที่มีพลังงานที่สอดคล้องกับความแตกต่างของพลังงานระหว่างสถานะที่ถูกกระตุ้นและสถานะพื้น ความแตกต่างของพลังงานนี้เป็นคุณสมบัติของวัสดุ โดยไม่ขึ้นกับพลังงานที่ดูดซับ สิ่งเหล่านี้คือสารหรือวัสดุที่เรืองแสงได้ และโฟตอนที่ปล่อยออกมาจะถูกมองว่าเป็นโฟโตลูมิเนสเซนซ์ 

การเรืองแสงและฟอสฟอเรสเซนซ์เป็นโฟโตลูมิเนสเซนซ์ของวัสดุสองรูปแบบ กลไกการเรืองแสงอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับตัวกระตุ้นพลังงานชนิดอื่นหรือแหล่งที่มาของการกระตุ้น ได้แก่ ไตรโบลูมิเนสเซนซ์ (เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทาน) เรืองแสงไบโอลูมิเนสเซนซ์ (เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีวภาพ เช่น หิ่งห้อย) และเคมิลูมิเนสเซนซ์ (เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี) .

เรืองแสง

ฟลูออเรสเซนต์เป็นกลไกที่แสงพลังงานสูง (ความยาวคลื่นสั้นหรือความถี่สูง) ถูกดูดกลืน ทำให้เกิดการกระตุ้นของอิเล็กตรอนในวัสดุ โดยปกติแล้ว แสงที่ถูกดูดกลืนจะอยู่ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต และกระบวนการดูดกลืนจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วโดยไม่เปลี่ยนทิศทางการหมุนของอิเล็กตรอน ดังที่กล่าวไปแล้ว การเรืองแสงเป็นกระบวนการที่รวดเร็ว ดังนั้นเมื่อแหล่งกระตุ้นหยุดลง วัสดุจะหยุดเรืองแสงทันที

สี (ความยาวคลื่น) ของแสงที่ปล่อยออกมาจากวัสดุเรืองแสงไม่ขึ้นกับความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ และสามารถสอดคล้องกับสเปกตรัมที่มองเห็นได้หรืออินฟราเรด (ความถี่ต่ำกว่าหรือความยาวคลื่นที่ยาวกว่าแสงที่มองเห็นได้) การกระตุ้นสถานะพื้นดินของอิเล็กตรอนจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้หรือแสงอินฟราเรด ความแตกต่างของความยาวคลื่นระหว่างสเปกตรัมการดูดกลืนและการปล่อยของวัสดุเรืองแสงเรียกว่า การเปลี่ยนแปลงของสโตกส์

พารามิเตอร์พื้นฐานของกลไกการเรืองแสงคือ:

  • อายุการใช้งานเฉลี่ย (τ): เวลาเฉลี่ยที่โมเลกุลใช้ในสภาวะตื่นเต้นก่อนที่จะกลับสู่ฐาน (~10 ns)
  • ผลผลิตควอนตัม (φF): อัตราส่วนระหว่างจำนวนโฟตอนที่ปล่อยออกมาเมื่อเทียบกับโฟตอนที่ถูกดูดกลืน มันน้อยกว่า 1 เสมอ

ตัวอย่างของการเรืองแสง

ตัวอย่างของสารเรืองแสง ได้แก่ หลอดฟลูออเรสเซนต์และป้ายไฟนีออน วัสดุที่เรืองแสงภายใต้แสงสีดำ (แสงอัลตราไวโอเลต) แต่หยุดเรืองแสงเมื่อปิดแสงที่น่าตื่นเต้น และปากกามาร์คเกอร์ ตัวอย่างที่แปลกประหลาดมากคือแมงป่องซึ่งเรืองแสงเมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงอัลตราไวโอเลต โครงกระดูกภายนอกของสัตว์ไม่ได้ป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต ดังนั้นจึงไม่ควรให้สัตว์สัมผัสเป็นเวลานาน 

สารเรืองแสง

เช่นเดียวกับสารเรืองแสง วัสดุเรืองแสงจะดูดซับแสงที่มีพลังงานสูง (โดยปกติจะเป็นรังสีอัลตราไวโอเลต) ซึ่งทำให้อิเล็กตรอนในวัสดุตื่นเต้นในระดับพลังงานที่สูงกว่าก่อนการกระตุ้น แต่แตกต่างจากฟอสฟอเรสเซนส์ตรงที่ การเปลี่ยนสถานะเป็นพลังงานพื้นจะเกิดขึ้นในเวลาที่นานกว่ามาก และทิศทางของการหมุนของอิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในกระบวนการกระตุ้นและยกเลิกการกระตุ้น

วัสดุเรืองแสงสามารถเรืองแสงได้เป็นเวลาหลายวินาทีหรือนานถึงสองสามวันหลังจากการกระตุ้นสิ้นสุดลง สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการกระโดดพลังงานของอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นนั้นมากกว่าในปรากฏการณ์เรืองแสง กล่าวคือ การสูญเสียพลังงานของอิเล็กตรอนเมื่อกลับสู่สถานะพื้นมีมากขึ้น และการลดการกระตุ้นสามารถเกิดขึ้นได้โดยการผ่านสถานะพลังงานระดับกลางระหว่างสถานะกระตุ้นและสถานะพื้น

อิเล็กตรอนไม่เคยเปลี่ยนทิศทางการหมุนหรือการหมุนของอิเล็กตรอนในเหตุการณ์เรืองแสง แต่สามารถทำได้ในเหตุการณ์เรืองแสง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงนี้อาจเกิดขึ้นระหว่างการดูดกลืนพลังงานหรือระหว่างกระบวนการลดการกระตุ้น การเปลี่ยนแปลงของสปินที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยแสงเกี่ยวข้องกับเวลา de-excitation ที่นานขึ้น เนื่องจากอิเล็กตรอนจะไม่กลับสู่สถานะพลังงานต่ำสุดจนกว่าจะกลับสู่การหมุนเดิม ดังนั้น วัสดุฟลูออเรสเซนต์จึงเรืองแสงในที่มืดแม้ว่าจะผ่านไปแล้วก็ตาม แหล่งที่มาของการกระตุ้น ได้หยุดลง

ตัวอย่างของการเรืองแสง

วัสดุเรืองแสงถูกนำมาใช้ในจุดเล็งปืน สีต่างๆ และในเข็มนาฬิกาเพื่อบอกเวลาตอนกลางคืน

น้ำพุ

วิทยาศาสตร์เทอร์โมฟิชเชอร์ พื้นฐานการเรืองแสง พื้นฐานการเรืองแสง | Thermo Fisher Scientific – AR 2021

-โฆษณา-

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

Artículos relacionados