Фосфоресценция

редактировать
Фосфоресцентный, легированный европием порошок стронций силикатно-алюминатный оксидный порошок в видимом свете, длинный -волна УФ-свет и в полной темноте

Фосфоресценция - это тип фотолюминесценции, связанный с флуоресценцией. В отличие от флуоресценции, фосфоресцирующий материал не сразу переизлучает поглощенное им излучение. Более медленные временные масштабы переизлучения связаны с переходами «запрещенных » энергетических состояний в квантовой механике. Поскольку в некоторых материалах эти переходы происходят очень медленно, поглощенное излучение переизлучается с меньшей интенсивностью в течение нескольких часов после первоначального возбуждения.

Повседневные примеры фосфоресцирующих материалов - светящиеся в темноте игрушки, наклейки, краски, наручные часы и циферблаты часов, которые светятся после зарядки ярким светом, например, при обычном освещении для чтения или в комнате. Обычно свечение медленно гаснет, иногда в течение нескольких минут или до нескольких часов в темной комнате.

Около 1604 года Винченцо Кашароло обнаружил «lapis solaris » недалеко от Болоньи, Италия. После нагревания в обогащенной кислородом печи он впоследствии поглощал солнечный свет и светился в темноте. Изучение фосфоресцирующих материалов привело к открытию радиоактивного распада.

Содержание

  • 1 Объяснения
    • 1.1 Простой
    • 1.2 Квантовая механика
      • 1.2.1 Уравнение
  • 2 Хемилюминесценция
  • 3 Материалы
  • 4 Использование
  • 5 Shadow Wall
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Пояснения

Простая

диаграмма Яблонского энергетическая схема, используемая для объяснения разницы между флуоресценцией и фосфоресценцией. Возбуждение молекулы A в ее синглетное возбужденное состояние (A *) сопровождается межсистемным переходом в триплетное состояние (A), которое релаксирует в основное состояние за счет фосфоресценции.

Проще говоря, фосфоресценция - это процесс, в котором поглощается энергия вещество выделяется относительно медленно в виде света. В некоторых случаях это механизм, используемый для «светящихся в темноте» материалов, которые «заряжаются» под воздействием света. В отличие от относительно быстрых реакций флуоресценции, таких как те, которые наблюдаются в обычной люминесцентной лампе, фосфоресцентные материалы «хранят» поглощенную энергию в течение более длительного времени, поскольку процессы, необходимые для повторного излучения энергии, происходят реже.

Квантовая механика

После того, как электрон поглотит фотон высокой энергии, он может претерпеть колебательную релаксацию и межсистемный переход в другое спиновое состояние. Система снова вибрирует в новом спиновом состоянии и в конечном итоге излучает свет за счет фосфоресценции.

Большинство фотолюминесцентных событий, в которых химический субстрат поглощает, а затем повторно излучает фотон света, происходят быстро, в порядка 10 наносекунд. Свет поглощается и излучается в этих быстрых временных масштабах в тех случаях, когда энергия задействованных фотонов совпадает с доступными энергетическими состояниями и разрешенными переходами подложки. В частном случае фосфоресценции электрон, который поглотил фотон (энергию), претерпевает необычный межсистемный переход в энергетическое состояние с другой (обычно более высокой) спиновой кратностью (см. символ термина ), обычно триплетное состояние. В результате возбужденный электрон может оказаться захваченным в триплетное состояние, и только «запрещенные» переходы доступны для возврата в синглетное состояние с более низкой энергией. Эти переходы, хотя и «запрещены», все же будут происходить в квантовой механике, но кинетически неблагоприятны и, таким образом, будут происходить в значительно более медленных временных масштабах. Большинство фосфоресцирующих соединений по-прежнему являются относительно быстрыми эмиттерами, с триплетным временем жизни порядка миллисекунд. Однако некоторые соединения имеют триплетное время жизни до минут или даже часов, что позволяет этим веществам эффективно накапливать световую энергию в форме очень медленно разрушающихся возбужденных электронных состояний. Если фосфоресцентный квантовый выход высок, эти вещества будут выделять значительное количество света в течение длительного времени, создавая так называемые «светящиеся в темноте» материалы.

Уравнение

S 0 + h ν → S 1 → T 1 → S 0 + h ν ′ {\ displaystyle S_ {0} + h \ nu \ to S_ {1} \ to T_ {1 } \ to S_ {0} + h \ nu ^ {\ prime} \}S_ {0} + h \ nu \ to S_ {1} \ to T_ {1} \ to S_ { 0} + h \ nu ^ {\ prime} \

, где S - синглет, а T - триплет, нижние индексы которого обозначают состояния (0 - основное состояние и 1 возбужденное состояние). Переходы также могут происходить на более высокие уровни энергии, но для простоты обозначено первое возбужденное состояние.

Хемилюминесценция

Некоторые примеры светящихся в темноте материалов не светятся фосфоресценцией. Например, светящиеся палочки светятся из-за хемилюминесцентного процесса, который обычно ошибочно принимают за фосфоресценцию. В хемилюминесценции возбужденное состояние создается посредством химической реакции. Излучение света отслеживает кинетический прогресс основной химической реакции. Затем возбужденное состояние переходит к молекуле красителя, также известной как сенсибилизатор или фторофор, а затем флуоресцирует обратно в основное состояние.

Материалы

Обычные пигменты, используемые в фосфоресцирующих материалах, включают сульфид цинка и алюминат стронция. Использование сульфида цинка для продуктов, связанных с безопасностью, датируется 1930-ми годами. Однако разработка алюмината стронция, яркость которого примерно в 10 раз выше, чем у сульфида цинка, отнесла большинство продуктов на основе сульфида цинка к категории новинок. Пигменты на основе алюмината стронция теперь используются в знаках выхода, маркировке путей и других обозначениях, связанных с безопасностью.

Чрезвычайно интенсивный импульс ультрафиолетового света в импульсной лампе вызвал эту голубую фосфоресценцию в плавленом кварце конверт. Фосфоресценция кварцевой запальной трубки вспышки с воздушным зазором Фосфоресцирующая фигура птицы

Использует

В 1974 г. Бекки Шредер стала одной из самых молодых женщин, получивших патент США на изобретение «светящегося листа», в котором фосфоресцирующие линии использовались под писчей бумагой, чтобы помочь людям писать в условиях низкой освещенности..

Теневая стена

Теневая стена создается, когда свет попадает на человека или объект перед фосфоресцирующим экраном, который временно захватывает тень. Экран или стена окрашиваются в свечение -в темноте продукт, содержащий фосфоресцирующие соединения. Публично эти теневые стены можно найти в некоторых научных музеях.

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Найдите phosphorescence или glowing в Wiktionary, бесплатном словаре.
Последняя правка сделана 2021-06-02 04:07:57
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте