Lumineszcencia, fluoreszcencia, foszforeszcencia

Lumineszcencia, fluoreszcencia, foszforeszcencia

Lumineszcencia, fluoreszcencia, foszforeszcencia 17659 Link

Lumineszcencia: gerjesztett állapotú rendszer olyan átalakulása, mely látható elektromágneses sugárzás (fény) kibocsátásával jár.

A lumineszcencia-jelenségek két szempont szerint is csoportosíthatók.

 A gerjesztett állapot eredete, fajtája (a gerjesztéshez szükséges energiát biztosító kiindulási folyamat) szerinti altípusok:

gerjesztés
eredete, fajtája
lunimeszcencia
altípus
elektromágneses sugárzás
elnyelése (abszorpció)
fotolumineszcencia
kémiai reakció kemilumineszcencia
termikusan keletkezett ionok
rekombinációja (semlegesítődése)
termolumineszcencia
töltésmozgás (áram) vagy
elektromos mező
elektrolumineszcencia
nagy energiájú részecske
(elektron, proton, foton)
radiolumineszcencia
súrlódás tribolumineszcencia
hanghullámok szonolumineszcencia

A fotolumineszcencián belül két jelenséget különböztetünk meg aszerint, hogy az elektromágneses besugárzás hatására miféle gerjesztett állapot jön létre. Ehhez először tisztázni kell két fogalmat:

Szingulett állapot: amikor az összes elektron párosított (minden nívó két, ellentétes spinű elektronnal van betöltve), ilyenkor az összes spin $s=0$, ami a mágnese mezőre egyféle orientációs állapotot jelent.

Triplett állapot: a rendszer két párosítatlan elektronnal rendelkezik, amitől $s=1$ és ez 3-féle orientációs állapotot jelent a mágneses mező irányához képest.

Ez alapján a fotolumineszcencia két fajtája van:
 

 Fluoreszcencia 

A szingulett gerjesztett állapotból szingulett alapállapotba történő átmenet során bekövetkezett fénykibocsátás. Ilyenkor a gerjesztett állapot élettartama, vagyis a fénykibocsátás tipikus időtartama $10^{-9}\dots 10^{-6}\ \mathrm{s}$. Ilyen például a pénzvizsgáló, amiben UV-sugárzással világítják meg a papírpénzt, és az bizonyos helyeken látható fényben, színesen "világít". Ez a jelenség csak addig tart, amíg az UV-lámpával besugározzuk a fluoreszcens tárgyat. Hasonló jelenséggel ellenőrzik a papír bérleteket is, vagy bűnügyi helyszíneken így keresik meg a spermát.


 

 Foszforeszcencia 

Ha a szingulett gerjesztett állapotból szingulett alapállapotba történő (fotonkibocsátással járó) átmenet kvantummechanikai okokból tiltott, olyankor:

  1. a szingulett gerjesztett állapotból először sugárzás nélküli legerjesztődéssel zajlik egy átmenet triplett gerjesztett állapotba
  2. majd onnan fénykibocsátással járó átmenet zajlik a szingulett alapállapotba

A sugárzás nélküli legerjesztődés tipikus ideje $10^{-6}\dots 10\ \mathrm{s}$ vagyis jóval hosszabb, mint a fotonemisszióval járóé. Erre példa a hálószobában falra ragasztható olyan dekorációk, melyek a villanyoltás után még egy ideig világítanak, egyre halványodva:

Ilyet használnak a világító számlapos ébresztőórákon ("vekker") is:

Ezektől eltérő technológia, amikor a számlapon a fénykibocsátás amiatt jön létre, mert radioaktív anyagot kevernek a festékbe; ezekről itt lehet olvasni.