Флуоресценция и фосфоресценция

Физика > Флуоресценция и фосфоресценция

 

Изучите свойства и механизм фотолюминесценции: флуоресценция и фосфоресценция. Читайте определение понятий фотон, базовое состояние частицы или системы.

Речь идет о процессах фотолюминесценции, где материал при активации производит фотоны.

Задача обучения                                                                                               

• Сопоставить механизмы флуоресценции и фосфоресценции.

Основные пункты

• Выпущенный свет обычно обладает более длинной волной и низкой энергией, чем поглощенная радиация.
• При флуоресценции орбитальный электрон молекулы или атома расслабляется до главного состояния и выпускает фотон света после активации в повышенном квантовом состоянии.
• В фосфоресценции активация электронов в повышенном состоянии сопровождается переменой вращения. Релаксация – постепенный процесс, потому что включает переходы энергетического состояния, которые запрещены в пределах квантовой механики.

Термины

• Фотон – квант света, рассматриваемый в качестве дискретной частички с нулевой массой покоя, лишенный электрического заряда и с бесконечно долгим временем существования.
• Вращение – квантовый угловой момент, связанный с субатомными частичками.
• Базовое состояние – стационарное положение наименьшей энергии частицы или системы.

Флуоресценция и фосфоресценция

Флуоресценция – излучение света веществом, впитывающим свет или иные ЭМ-лучи. Выступает разновидностью фотолюминесценции. Обычно поступающий свет обладает более длинной волной и низкой энергией, чем впитываемая радиация. Если же попавшие электромагнитные лучи выступают интенсивными, то один электрон способен поглотить два фотона. Подобное двухфотонное поглощение способно привести к созданию лучей с меньшей длиной волны, чем при поглощении. Есть вариант для резонансной флуоресценции – когда испускаемые лучи сходятся по длине волны с поступившей радиацией.

Процесс флуоресценции осуществляется, если орбитальный электрон в молекуле или атоме расслабляется к базовому состоянию и посылает фотон света после активации в повышенном квантовом состоянии. Наиболее яркие примеры появляются, когда поглощенные лучи пребывают в ультрафиолетовом участке спектра и остаются вне поля видимости человеческого зрения, а излучаемый свет находится в видимом регионе.

 

Флуоресцентные материалы излучают видимый свет при активации ультрафиолетовых лучей

Фосфоресценция – специфическая разновидность фотолюминесценции. Здесь материал не сразу переизлучает поглощенные лучи. Активация электронов в повышенном состоянии сопровождается изменением вращения. В другом состоянии вращения электроны не способны быстро расслабиться, так как повторное излучение основывается на переходах, которые в квантовой механике запрещены. Подобные переходы осуществляются постепенно, и в некоторых материалах повторное излучение проходит с меньшим показателем интенсивности.

Фосфоресцирующими материалами выступают различные светящиеся в темноте игрушки, вроде браслетов, часов, красок.

Светящийся в темноте фосфоресцирующий материал

---