蛍光とリン光
蛍光とリン光の違いを理解する
蛍光とリン光は、光またはフォトルミネッセンスの例を放出する2つのメカニズムです。でも、 2つの用語 同じことを意味しないし、同じように発生しない.蛍光とリン光の両方で、分子は光を吸収し、より少ないエネルギー (より長い波長) で光子を放出しますが、蛍光はリン光よりもはるかに速く発生し、電子のスピン方向を変更しません。
ここでは、フォトルミネッセンスがどのように機能するか、蛍光とリン光のプロセスを見てみましょう。各タイプの発光のよく知られた例を示します。
重要ポイント: 蛍光とリン光
- 蛍光とリン光はどちらもフォトルミネッセンスの一種です。ある意味では、どちらの現象も暗闇で物を光らせます。どちらの場合も、電子はエネルギーを吸収し、より安定した状態に戻るときに光を放出します。
- 蛍光はリン光よりもはるかに速く発生します。励起源が取り除かれると、グローはほぼ即座に停止します (数分の 1 秒)。電子スピンの向きは変わりません。
- リン光は蛍光よりもはるかに長く持続します (数分から数時間)。電子がより低いエネルギー状態に移動すると、電子スピンの方向が変わることがあります。
フォトルミネッセンスの基礎
蛍光は高速なフォトルミネッセンス プロセスであるため、対象物にブラック ライトが当たっている場合にのみ発光が見られます。 ドン・ファラル/ゲッティイメージズ
フォトルミネッセンスは、分子がエネルギーを吸収するときに発生します。光が電子励起を引き起こす場合、分子は呼ばれます 興奮した .光が振動励起を引き起こす場合、分子は呼ばれます ホット .分子は、物理エネルギー (光)、化学エネルギー、機械エネルギー (摩擦や圧力など) など、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ことがあります。光または光子を吸収すると、分子が熱くなり、励起される可能性があります。励起されると、電子はより高いエネルギー準位に引き上げられます。それらがより低くより安定したエネルギーレベルに戻ると、光子が放出されます。光子はフォトルミネッセンスとして認識されます。フォトルミネッセンスは蛍光と燐光の2種類。
蛍光のしくみ
蛍光灯は蛍光の良い例です。 ブルーノ・エース/ゲッティイメージズ
蛍光では、高エネルギー (短波長、高周波) の光が吸収され、電子が励起エネルギー状態になります。通常、吸収された光は 紫外線範囲 、吸収プロセスは迅速に発生します（10の間隔で-15秒)、電子スピンの方向は変わりません。蛍光は非常に急速に発生するため、光を消すと材料は光りなくなります。
蛍光によって放出される光の色 (波長) は、入射光の波長にほとんど依存しません。可視光に加えて、赤外線またはIR光も放出されます。振動緩和により約10個のIR光を放出-12入射放射線が吸収されてから数秒。電子基底状態への脱励起は、可視光と赤外光を放出し、約 10-9エネルギーを吸収してから数秒。蛍光物質の吸収スペクトルと発光スペクトルの間の波長の差は、その波長と呼ばれます。 ストークスシフト .
蛍光の例
蛍光灯やネオンサインは蛍光の例であり、ブラック ライトの下で光る素材も同様ですが、紫外線ライトを消すと光りなくなります。一部のサソリは蛍光を発します。サソリは紫外線がエネルギーを供給している限り光りますが、動物の外骨格は放射線から十分に保護しないため、サソリの光を見るためにブラックライトを長時間点灯させたままにしないでください。サンゴや菌類の中には蛍光性のものがあります。多くの蛍光ペンも蛍光ペンです。
リン光のしくみ
寝室の壁に描かれた、または貼り付けられた星は、蓄光のために暗闇で光ります。 Dougalウォーターズ/ゲッティイメージズ
蛍光のように、 燐光材料 高エネルギー光 (通常は紫外線) を吸収し、電子を高エネルギー状態に移動させますが、低エネルギー状態に戻る遷移ははるかにゆっくりと発生し、電子スピンの方向が変化する可能性があります。蓄光素材は、ライトを消した後、数秒から数日の間、光って見えることがあります。リン光が蛍光よりも長く続く理由は、励起された電子が蛍光よりも高いエネルギー準位にジャンプするためです。電子は失うエネルギーが多く、励起状態と基底状態の間の異なるエネルギーレベルで時間を過ごす可能性があります。
電子は、蛍光ではスピンの方向を変えませんが、リン光では条件が正しければ変えることができます。このスピン反転は、エネルギーの吸収中またはその後に発生する可能性があります。スピン反転が起こらない場合、分子は 一重項状態 .電子がスピンフリップを起こすと、 三重項状態 形成されます。電子は元の状態に戻るまで低いエネルギー状態に落ちないため、三重項状態の寿命は長いです。この遅延により、燐光材料は「暗闇で光る」ように見えます。
りん光の例
照準器には蓄光素材が使われており、 暗闇で光る星 、星の壁画を作るために使用される塗料。燐元素は暗闇で光りますが、燐光ではありません。
他の種類の発光
蛍光とリン光は、物質から光が放出される唯一の 2 つの方法です。発光の他のメカニズムには、 トライボルミネセンス 、 生物発光 、 と化学発光.