Postoje neki termini koji stvaraju zabunu u uobičajenom svakodnevnom jeziku. Među ovim pojmovima imamo luminescencija, fluorescencija i fosforescencija. Da li su jednaki uslovi? Po čemu se razlikuje i na šta se svaki od njih odnosi?
Sve ćemo to vidjeti u ovom članku, pa nemojte propustiti.
Šta je luminiscencija
Termin luminiscencija se u osnovi odnosi na emisiju svjetlosti. U našem okruženju većina objekata emituje svjetlost zbog energije koju primaju od sunca, a koja To je najsjajniji entitet koji nam je vidljiv. Za razliku od mjeseca, koji izgleda da emituje svjetlost, on zapravo reflektira sunčevu svjetlost, funkcionirajući slično kolosalnom kamenom ogledalu.
U osnovi, postoje tri glavne vrste luminiscencije: fluorescencija, fosforescencija i hemiluminiscencija. Među njima, fluorescencija i fosforescencija se klasifikuju kao oblici fotoluminiscencije. Razlika između fotoluminiscencije i hemiluminiscencije leži u mehanizmu aktivacije luminescencije; U fotoluminiscenciji, svjetlost djeluje kao okidač, dok u hemiluminiscenciji, kemijska reakcija pokreće emisiju svjetlosti.
I fluorescencija i fosforescencija, koje su oblici fotoluminiscencije, zavise od sposobnosti supstance da apsorbuje svetlost i potom je emituje na većoj talasnoj dužini, što ukazuje na smanjenje energije. međutim, Trajanje ovog procesa značajno se razlikuje. U fluorescentnim reakcijama, emisija svjetlosti se javlja trenutno i vidljiva je samo dok je izvor svjetlosti aktivan (kao što je ultraljubičasto svjetlo).
Nasuprot tome, fosforescentne reakcije omogućavaju materijalu da zadrži apsorbiranu energiju, dopuštajući mu da kasnije emituje svjetlost, što rezultira sjajem koji se nastavlja čak i nakon što se izvor svjetlosti ugasi. Stoga, ako luminiscencija odmah nestane, klasifikuje se kao fluorescencija; Ako potraje, identificira se kao fosforescencija; a ako je potrebna hemijska reakcija da bi se aktivirala, to se zove hemiluminiscencija.
Na primjer, može se zamisliti noćni klub u kojem tkanina i zubi emituju blistav sjaj pod crnim svjetlom (fluorescencija), znak za izlaz u slučaju nužde zrači svjetlošću (fosforescencija), a svjetleći štapići također proizvode osvjetljenje (hemiluminiscencija).
Fluorescencija
Materijali koji trenutno emituju svjetlost nazivaju se fluorescentni. U ovim materijalima, atomi apsorbuju energiju, uzrokujući da uđu u "pobuđeno" stanje. Vraćajući se u svoje normalno stanje za oko sto hiljaditi dio sekunde (u rasponu od 10-9 do 10-6 sekundi), oni oslobađaju ovu energiju u obliku sićušnih čestica svjetlosti poznatih kao fotoni.
Formalno govoreći, Fluorescencija je radijativni proces u kojem pobuđeni elektroni prelaze iz najnižeg pobuđenog stanja (S1) u osnovno stanje (S0). U toku ove tranzicije, elektron raspršuje dio svoje energije kroz vibracijsku relaksaciju, što rezultira da emitirani foton posjeduje smanjenu energiju i, posljedično, veću valnu dužinu.
Fosforescencija
Da bismo razumjeli razliku između fluorescencije i fosforescencije, potrebno je ukratko istražiti koncept spina elektrona. Spin predstavlja osnovnu karakteristiku elektrona, djelujući kao vrsta ugaonog momenta koji utječe na njegovo ponašanje unutar elektromagnetnog polja. Ovo svojstvo može imati samo vrijednost od ½ i može pokazati orijentaciju gore ili dolje. Prema tome, spin elektrona se označava kao +½ ili -½, ili alternativno predstavljen kao ↑ ili ↓. Unutar iste orbitale atoma, elektroni konzistentno pokazuju antiparalelni spin kada su u singletnom osnovnom stanju (S0). Nakon što se promoviše u pobuđeno stanje, elektron zadržava svoju spin orijentaciju, što rezultira formiranjem singletnog pobuđenog stanja (S1), gdje obje orijentacije spina ostaju uparene u antiparalelnoj konfiguraciji. Važno je napomenuti da su svi relaksacijski procesi povezani s fluorescencijom spin-neutralni, osiguravajući da je orijentacija spina elektrona očuvana u svakom trenutku.
U slučaju fosforescencije, Proces se značajno razlikuje. Brzi prijelazi (u rasponu od 10^-11 do 10^-6 sekundi) se javljaju između sistema koji prelaze iz singletnog pobuđenog stanja (S1) u tripletno pobuđeno stanje (T1) koje je energetski povoljnije. Ova tranzicija rezultira preokretom spina elektrona; Rezultirajuća stanja karakteriziraju paralelni spinovi u oba elektrona i klasificirana su kao metastabilna. U ovom slučaju dolazi do relaksacije fosforescencijom, što dovodi do ponovnog preokreta spina elektrona i naknadne emisije fotona.
Prijelaz nazad u opušteno singletno stanje (S0) može se dogoditi nakon dugog kašnjenja (u rasponu od 10^-3 do više od 100 sekundi). Tokom ovog procesa relaksacije, neradijativni mehanizmi troše više energije u fosforescentnoj relaksaciji u odnosu na fluorescenciju, što rezultira većom energetskom razlikom između apsorbovanih i emitovanih fotona i posljedično većom promjenom dužine.
Spektri ekscitacije i emisije
Luminescencija se javlja kada se elektroni neke supstance pobuđuju apsorpcijom fotona, nakon čega se ta energija oslobađa u obliku zračenja. u određenim slučajevima, Emitovano zračenje može se sastojati od fotona koji imaju istu energiju i talasnu dužinu kao i apsorbovani; Ovaj fenomen je poznat kao rezonantna fluorescencija. Češće, emitovano zračenje ima veću talasnu dužinu, što ukazuje na nižu energiju u poređenju sa apsorbovanim fotonima.
Ovaj prijelaz na duže valne dužine poznat je kao Stokesov pomak. Kada su elektroni pobuđeni kratkim, nevidljivim zračenjem, oni se penju do viših energetskih stanja. Po povratku u prvobitno stanje, emituju vidljivu svjetlost iste talasne dužine, što je primjer rezonantne fluorescencije. Međutim, ovi pobuđeni elektroni se također mogu vratiti na srednji energetski nivo, što rezultira emisijom svjetlosnog fotona koji nosi manje energije od one kod početnog pobuđenja. Ovaj proces, kada je induciran ultraljubičastim svjetlom, općenito se manifestira kao fluorescencija unutar vidljivog spektra. U slučaju fosforescentnih materijala, postoji kašnjenje između pobuđivanja elektrona do visokih energetskih nivoa i njihovog povratka u osnovno stanje.
Specifična supstanca ne reaguje na sve talasne dužine. Međutim, obično postoji veza između talasne dužine pobude i amplitude rezultirajuće emisije. Ovaj odnos je poznat kao ekscitacioni spektar. Slično, Može se uočiti korelacija između amplitude i talasne dužine emitovanog zračenja, poznata kao emisioni spektar.
Važno je napomenuti da talasna dužina emisije ne zavisi od talasne dužine ekscitacije, osim u slučajevima kada supstance poseduju višestruke mehanizme luminiscencije. Shodno tome, minerali pokazuju različite sposobnosti da apsorbuju ultraljubičasto svetlo na određenim talasnim dužinama; neki fluoresciraju pod ultraljubičastim svjetlom kratke talasne dužine, dok drugi fluoresciraju pod dugim talasnim dužinama, a neki pokazuju nejasnu fluorescenciju. Boja emitovane svetlosti često značajno varira sa različitim talasnim dužinama pobude.
Pojava ovih pojava nije ograničena samo na upotrebu ultraljubičastog zračenja; radije, ekscitacija se može postići bilo kojim zračenjem koje posjeduje odgovarajuću energiju. na primjer, X-zrake su sposobne da izazovu fluorescenciju u različitim supstancama, od kojih mnoge takođe reaguju na različite vrste zračenja. Magnezijum volframat, na primer, pokazuje osetljivost na skoro sva zračenja sa talasnim dužinama manjim od 300 nm, obuhvatajući i ultraljubičasti i rendgenski spektar.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o razlikama između fluorescencije, fosforescencije i luminescencije.