Ortak günlük dilde kafa karışıklığına neden olan bazı terimler vardır. Bu terimler arasında elimizde Lüminesans, floresans ve fosforesans. Şartlar eşit mi? Nasıl farklıdır ve her biri neyi ifade eder?
Bunların hepsini bu yazıda göreceğiz, sakın kaçırmayın.
Lüminesans nedir
Lüminesans terimi temel olarak ışığın yayılmasını ifade eder. Çevremizde çoğu cisim güneşten aldıkları enerji nedeniyle ışık yayar. Bizim görebildiğimiz en parlak varlıktır. Işık yayıyormuş gibi görünen Ay'ın aksine, aslında güneş ışığını yansıtıyor ve devasa bir taş aynaya benzer şekilde çalışıyor.
Temel olarak üç ana lüminesans türü vardır: floresans, fosforesans ve kemilüminesans. Bunlar arasında floresans ve fosforesans, fotolüminesansın formları olarak sınıflandırılır. Fotolüminesans ve kemilüminesans arasındaki fark, lüminesansın aktivasyon mekanizmasında yatmaktadır; Fotolüminesansta ışık bir tetikleyici görevi görürken, kemilüminesansta kimyasal bir reaksiyon ışığın yayılmasını başlatır.
Fotolüminesansın formları olan floresans ve fosforesans, bir maddenin ışığı absorbe etme ve daha sonra onu daha uzun bir dalga boyunda yayma yeteneğine bağlıdır, bu da enerjide bir azalmaya işaret eder. Fakat, Bu sürecin süresi önemli ölçüde farklılık gösterir. Floresan reaksiyonlarda ışık emisyonu anında meydana gelir ve yalnızca ışık kaynağı aktif kaldığı sürece (ultraviyole ışıklar gibi) gözlemlenebilir.
Buna karşılık, fosforesan reaksiyonlar malzemenin emilen enerjiyi tutmasına izin vererek daha sonra ışık yaymasına olanak tanır ve ışık kaynağı söndükten sonra bile devam eden bir parıltıya neden olur. Bu nedenle, eğer parlaklık hemen kaybolursa, floresans olarak sınıflandırılır; Devam ederse fosforesans olarak tanımlanır; ve eğer aktive olmak için kimyasal bir reaksiyon gerektiriyorsa buna kemilüminesans denir.
Örneğin, kumaşın ve dişlerin siyah ışık altında parlak bir parıltı yaydığı (floresan), acil çıkış işaretinin ışık yaydığı (fosforesans) ve parlak çubukların da aydınlatma (kemilüminesans) ürettiği bir gece kulübü hayal edilebilir.
Floresan
Anında ışık yayan malzemelere floresan denir. Bu malzemelerdeki atomlar enerjiyi emerek onların "uyarılmış" bir duruma girmelerine neden olur. Saniyenin yaklaşık yüz binde biri kadar bir sürede (10-9 ile 10-6 saniye arasında değişen) normal hallerine dönen bu enerji, foton adı verilen çok küçük ışık parçacıkları halinde salınır.
Resmi olarak konuşursak, Floresan, uyarılmış elektronların en düşük uyarılmış durumdan (S1) temel duruma (S0) geçtiği ışınımlı bir süreçtir. Bu geçiş sırasında elektron, enerjisinin bir kısmını titreşim gevşemesi yoluyla harcar, bu da yayılan fotonun daha düşük bir enerjiye ve dolayısıyla daha uzun bir dalga boyuna sahip olmasına neden olur.
Fosforesans
Floresans ve fosforesans arasındaki farkları anlamak için elektron spini kavramını kısaca incelemek gerekir. Spin, elektronun temel bir özelliğini temsil eder ve elektromanyetik alan içindeki davranışını etkileyen bir tür açısal momentum gibi davranır. Bu özellik yalnızca ½ değerini alabilir ve yukarı veya aşağı yön gösterebilir. Sonuç olarak, bir elektronun spini +½ veya -½ olarak gösterilir veya alternatif olarak ↑ veya ↓ olarak temsil edilir. Bir atomun aynı yörüngesi içindeki elektronlar, tekli temel durumda (S0) olduklarında sürekli olarak antiparalel spin sergilerler. Uyarılmış bir duruma yükseltildikten sonra elektron, spin yönelimini korur ve bu, her iki spin yöneliminin antiparalel bir konfigürasyonda eşleştirilmiş kaldığı tekli uyarılmış durumun (S1) oluşmasıyla sonuçlanır. Floresansla ilişkili tüm gevşeme süreçlerinin spin-nötr olduğunu ve elektron spin oryantasyonunun her zaman korunmasını sağladığını belirtmek önemlidir.
Fosforesans durumunda, Süreç önemli ölçüde farklılık gösterir. Tekli uyarılmış durumdan (S10) enerjik olarak daha uygun olan üçlü uyarılmış duruma (T11) giden sistemler arasında hızlı geçişler (10^-6 ile 1^-1 saniye arasında değişen) meydana gelir. Bu geçiş, elektron dönüşünün tersine dönmesiyle sonuçlanır; Ortaya çıkan durumlar, her iki elektrondaki paralel dönüşlerle karakterize edilir ve yarı kararlı olarak sınıflandırılır. Bu durumda, fosforesans yoluyla gevşeme meydana gelir, bu da elektron dönüşünün başka bir tersine dönmesine ve ardından bir foton emisyonuna yol açar.
Gevşemiş tekli duruma (S0) geri geçiş, uzun bir gecikmeden sonra gerçekleşebilir (10^-3'ten 100 saniyeye kadar değişir). Bu gevşeme süreci sırasında, ışınımsal olmayan mekanizmalar, floresansla karşılaştırıldığında fosforesan gevşemede daha fazla enerji tüketir, bu da emilen ve yayılan fotonlar arasında daha büyük bir enerji farkına ve dolayısıyla dalga uzunluğunda daha büyük bir değişikliğe neden olur.
Uyarma ve emisyon spektrumları
Lüminesans, bir maddenin elektronları fotonları emerek uyarıldığında ve daha sonra bu enerjiyi radyasyon şeklinde serbest bıraktığında meydana gelir. Bazı durumlarda, Yayılan radyasyon, emilen fotonlarla aynı enerjiye ve dalga boyuna sahip fotonlardan oluşabilir.; Bu olay rezonans floresansı olarak bilinir. Çoğu zaman, yayılan radyasyonun dalga boyu daha uzundur, bu da emilen fotonlara kıyasla daha düşük enerjiye işaret eder.
Daha uzun dalga boylarına geçiş Stokes kayması olarak bilinir. Elektronlar kısa, görünmez radyasyonla uyarıldığında daha yüksek enerji durumlarına yükselirler. Orijinal durumlarına döndüklerinde, aynı dalga boyunda görünür ışık yayarlar, bu da rezonans floresansını örneklendirir. Bununla birlikte, bu uyarılmış elektronlar aynı zamanda bir ara enerji düzeyine de geri dönebilir, bu da ilk uyarımdan daha az enerji taşıyan parlak bir fotonun emisyonuyla sonuçlanır. Bu süreç, Ultraviyole ışıkla indüklendiğinde genellikle görünür spektrumda floresans olarak ortaya çıkar.. Fosforlu malzemelerde elektronların yüksek enerji seviyelerine uyarılması ile temel duruma dönüşleri arasında bir gecikme vardır.
Belirli bir madde tüm dalga boylarına yanıt vermez. Ancak genellikle uyarılma dalga boyu ile ortaya çıkan emisyonun genliği arasında bir ilişki vardır. Bu ilişki uyarılma spektrumu olarak bilinir. Benzer şekilde, Yayılan radyasyonun genliği ve dalga boyu arasında emisyon spektrumu olarak bilinen bir korelasyon gözlemlenebilir.
Maddelerin birden fazla lüminesans mekanizmasına sahip olduğu durumlar dışında, emisyon dalga boyunun uyarılma dalga boyuna bağlı olmadığına dikkat etmek önemlidir. Sonuç olarak mineraller, belirli dalga boylarındaki ultraviyole ışığı absorbe etme konusunda farklı yetenekler gösterir; bazıları kısa dalga boyundaki ultraviyole ışık altında floresans verirken, diğerleri uzun dalga boylarında floresans yayar ve bazıları belirsiz floresans gösterir. Yayılan ışığın rengi genellikle farklı uyarılma dalga boylarına göre önemli ölçüde değişir.
Bu olayların meydana gelmesi yalnızca ultraviyole radyasyonun kullanımıyla sınırlı değildir; bunun yerine uyarılma, uygun enerjiye sahip herhangi bir radyasyonla sağlanabilir. Örneğin, X ışınları çeşitli maddelerde floresans oluşturma yeteneğine sahiptir ve bunların birçoğu aynı zamanda farklı radyasyon türlerine de yanıt verir. Örneğin magnezyum tungstat, hem ultraviyole hem de X-ışını spektrumunu kapsayan, dalga boyları 300 nm'den az olan neredeyse tüm radyasyona karşı hassasiyet gösterir. Ayrıca, televizyon tüplerinde kullanılan kibritlerde de görüldüğü gibi bazı malzemeler elektronlar tarafından kolayca uyarılabilir.
Umarım bu bilgilerle floresans, fosforesans ve lüminesans arasındaki farklar hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.