การเรืองแสงและเรืองแสงคืออะไร?

เรืองแสง

มีคำศัพท์บางคำที่สร้างความสับสนในภาษาทั่วไปในชีวิตประจำวัน ในบรรดาข้อกำหนดเหล่านี้ เรามี การเรืองแสง การเรืองแสง และเรืองแสง- มีเงื่อนไขเท่ากันหรือไม่? มันแตกต่างกันอย่างไร และแต่ละอันหมายถึงอะไร?

เราจะเห็นทั้งหมดนี้ในบทความนี้ ดังนั้นอย่าพลาด

การเรืองแสงคืออะไร

การเรืองแสง

คำว่าเรืองแสงโดยพื้นฐานแล้วหมายถึงการปล่อยแสง ในสภาพแวดล้อมของเรา วัตถุส่วนใหญ่จะเปล่งแสงเนื่องจากพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์ มันเป็นตัวตนที่สว่างที่สุดที่เรามองเห็นได้ ต่างจากดวงจันทร์ซึ่งดูเหมือนจะเปล่งแสงออกมา แต่จริงๆ แล้วดวงจันทร์สะท้อนแสงอาทิตย์ ซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับกระจกหินขนาดมหึมา

โดยพื้นฐานแล้วการเรืองแสงมีสามประเภทหลัก: การเรืองแสง เรืองแสง และเคมีเรืองแสง ในหมู่พวกเขาเรืองแสงและเรืองแสงจัดเป็นรูปแบบของโฟโตลูมิเนสเซนส์ ความแตกต่างระหว่างโฟโตลูมิเนสเซนซ์และเคมิลูมิเนสเซนซ์อยู่ที่กลไกการกระตุ้นการเรืองแสง ในโฟโตลูมิเนสเซนซ์ แสงจะทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น ในขณะที่เคมีเรืองแสง ปฏิกิริยาเคมีจะทำให้เกิดการเปล่งแสง

ทั้งสารเรืองแสงและสารเรืองแสงซึ่งเป็นรูปแบบของโฟโตลูมิเนสเซนซ์นั้นขึ้นอยู่กับความสามารถของสารในการดูดซับแสงแล้วปล่อยแสงออกมาที่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงพลังงานที่ลดลง อย่างไรก็ตาม, ระยะเวลาของกระบวนการนี้แตกต่างกันอย่างมาก ในปฏิกิริยาฟลูออเรสเซนต์ การเปล่งแสงเกิดขึ้นทันทีและสังเกตได้เฉพาะในขณะที่แหล่งกำเนิดแสงยังคงทำงานอยู่ (เช่น แสงอัลตราไวโอเลต)

ในทางตรงกันข้าม ปฏิกิริยาเรืองแสงจะทำให้วัสดุกักเก็บพลังงานที่ถูกดูดซับไว้ ปล่อยให้ปล่อยแสงออกมาในภายหลัง ส่งผลให้เกิดแสงที่คงอยู่ต่อไปแม้หลังจากแหล่งกำเนิดแสงดับแล้ว ดังนั้นหากการเรืองแสงหายไปทันทีก็จะถูกจัดประเภทเป็นเรืองแสง หากยังคงมีอยู่ จะถูกระบุว่าเป็นสารเรืองแสง และหากต้องใช้ปฏิกิริยาเคมีจึงจะเรียกว่าเคมีเรืองแสง

ตัวอย่างเช่น เราอาจจินตนาการถึงไนท์คลับแห่งหนึ่งที่ผ้าและฟันเปล่งแสงเรืองแสงภายใต้แสงสีดำ (เรืองแสง) ป้ายทางออกฉุกเฉินจะแผ่แสง (เรืองแสง) และแท่งเรืองแสงก็ให้แสงสว่างเช่นกัน (เคมีเรืองแสง)

เรืองแสง

ความแตกต่างระหว่างการเรืองแสงและเรืองแสง

วัสดุที่เปล่งแสงออกมาทันทีเรียกว่าฟลูออเรสเซนต์ ในวัสดุเหล่านี้ อะตอมดูดซับพลังงาน ส่งผลให้พวกมันเข้าสู่สถานะ "ตื่นเต้น" เมื่อกลับสู่สภาวะปกติในเวลาประมาณหนึ่งแสนวินาที (ตั้งแต่ 10-9 ถึง 10-6 วินาที) พวกมันจะปล่อยพลังงานนี้ออกมาในรูปของอนุภาคแสงขนาดเล็กที่เรียกว่าโฟตอน

พูดอย่างเป็นทางการว่า การเรืองแสงเป็นกระบวนการแผ่รังสีที่อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเปลี่ยนจากสถานะตื่นเต้นต่ำสุด (S1) ไปยังสถานะพื้น (S0) ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงนี้ อิเล็กตรอนจะกระจายพลังงานส่วนหนึ่งผ่านการสั่นผ่อนคลาย ส่งผลให้โฟตอนที่ปล่อยออกมามีพลังงานลดลง และด้วยเหตุนี้ ความยาวคลื่นจึงยาวขึ้น

เรืองแสง

เรืองแสง

เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างระหว่างสารเรืองแสงและสารเรืองแสง จำเป็นต้องสำรวจแนวคิดเรื่องการหมุนของอิเล็กตรอนโดยสังเขป สปินแสดงถึงคุณลักษณะพื้นฐานของอิเล็กตรอน ซึ่งทำหน้าที่เป็นโมเมนตัมเชิงมุมประเภทหนึ่งที่มีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของมันภายในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า คุณสมบัตินี้รับค่าได้เพียง ½ เท่านั้นและสามารถแสดงการวางแนวขึ้นหรือลงได้ ดังนั้น การหมุนของอิเล็กตรอนจึงแสดงเป็น +½ หรือ -½ หรืออีกทางหนึ่งแสดงเป็น ↑ หรือ ↓ ภายในวงโคจรเดียวกันของอะตอม อิเล็กตรอนจะแสดงการหมุนแบบต้านขนานอย่างสม่ำเสมอเมื่ออยู่ในสถานะพื้นเสื้อกล้าม (S0) เมื่อได้รับการเลื่อนขั้นเป็นสถานะตื่นเต้น อิเล็กตรอนยังคงรักษาทิศทางการหมุนของมัน ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสถานะตื่นเต้นสายเดี่ยว (S1) โดยที่ทิศทางการหมุนทั้งสองยังคงจับคู่กันในรูปแบบที่ตรงกันข้ามกัน สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่ากระบวนการผ่อนคลายทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเรืองแสงเป็นแบบสปินเป็นกลาง เพื่อให้มั่นใจว่าการวางแนวสปินของอิเล็กตรอนจะคงอยู่ตลอดเวลา

ในกรณีของสารเรืองแสง กระบวนการนี้แตกต่างอย่างมาก การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (ตั้งแต่ 10^-11 ถึง 10^-6 วินาที) เกิดขึ้นระหว่างระบบที่เปลี่ยนจากสถานะตื่นเต้นของเสื้อกล้าม (S1) ไปเป็นสถานะตื่นเต้นแบบแฝด (T1) ที่นิยมใช้อย่างกระตือรือร้นมากกว่า การเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลให้เกิดการกลับตัวของการหมุนของอิเล็กตรอน สถานะผลลัพธ์จะมีลักษณะเฉพาะคือการหมุนแบบขนานในอิเล็กตรอนทั้งสองตัว และจัดอยู่ในประเภท metastable ในกรณีนี้ การคลายตัวเกิดขึ้นจากการเรืองแสง ซึ่งนำไปสู่การกลับตัวของการหมุนของอิเล็กตรอนและการปล่อยโฟตอนที่ตามมา

การเปลี่ยนกลับไปสู่สถานะเสื้อกล้ามแบบผ่อนคลาย (S0) อาจเกิดขึ้นได้หลังจากการหน่วงเวลาเป็นเวลานาน (ตั้งแต่ 10^-3 ถึงมากกว่า 100 วินาที) ในระหว่างกระบวนการผ่อนคลายนี้ กลไกที่ไม่แผ่รังสีจะใช้พลังงานในการคลายตัวของฟลูออเรสเซนต์มากกว่าเมื่อเทียบกับสารเรืองแสง ส่งผลให้พลังงานที่แตกต่างกันมากขึ้นระหว่างโฟตอนที่ถูกดูดซับและที่ปล่อยออกมา และส่งผลให้ความยาวคลื่นเปลี่ยนแปลงมากขึ้น

สเปกตรัมการกระตุ้นและการปล่อยก๊าซ

การเรืองแสงเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนของสสารถูกกระตุ้นโดยการดูดซับโฟตอน จากนั้นจึงปล่อยพลังงานนั้นออกมาในรูปของรังสี ในบางกรณี รังสีที่ปล่อยออกมาอาจประกอบด้วยโฟตอนที่มีพลังงานและความยาวคลื่นเท่ากันกับรังสีที่ถูกดูดซับ- ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเรืองแสงด้วยคลื่นสะท้อน บ่อยครั้งที่รังสีที่ปล่อยออกมามีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ซึ่งบ่งบอกถึงพลังงานที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับโฟตอนที่ถูกดูดกลืน

การเปลี่ยนผ่านไปสู่ความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นนี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงของสโตกส์ เมื่ออิเล็กตรอนถูกกระตุ้นด้วยรังสีระยะสั้นที่มองไม่เห็น พวกมันจะขึ้นสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้น เมื่อกลับสู่สถานะเดิม พวกมันจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้ด้วยความยาวคลื่นเท่ากัน เป็นตัวอย่างของการเรืองแสงเรโซแนนซ์ อย่างไรก็ตาม อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้ยังสามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นระดับพลังงานระดับกลางได้ ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยโฟตอนที่ส่องสว่างซึ่งนำพลังงานน้อยกว่าการกระตุ้นครั้งแรก กระบวนการนี้ เมื่อถูกกระตุ้นโดยแสงอัลตราไวโอเลต โดยทั่วไปจะปรากฏเป็นแสงเรืองแสงภายในสเปกตรัมที่มองเห็นได้- ในกรณีของวัสดุเรืองแสง จะมีความล่าช้าระหว่างการกระตุ้นของอิเล็กตรอนไปสู่ระดับพลังงานสูงและการกลับสู่สถานะพื้น

สารเฉพาะไม่ตอบสนองต่อทุกความยาวคลื่น อย่างไรก็ตาม โดยปกติจะมีความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นการกระตุ้นและแอมพลิจูดของการปล่อยคลื่นที่เกิดขึ้น ความสัมพันธ์นี้เรียกว่าสเปกตรัมการกระตุ้น ในทำนองเดียวกัน ความสัมพันธ์สามารถสังเกตได้ระหว่างแอมพลิจูดและความยาวคลื่นของรังสีที่ปล่อยออกมา ซึ่งเรียกว่าสเปกตรัมการแผ่รังสี

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นการกระตุ้น ยกเว้นในกรณีที่สารมีกลไกการเรืองแสงหลายอย่าง ด้วยเหตุนี้ แร่ธาตุจึงแสดงความสามารถที่แตกต่างกันในการดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตที่ความยาวคลื่นจำเพาะ บางส่วนเรืองแสงภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตความยาวคลื่นสั้น ในขณะที่บางชนิดเรืองแสงภายใต้ความยาวคลื่นยาว และบางส่วนแสดงการเรืองแสงที่ไม่ชัดเจน สีของแสงที่ปล่อยออกมามักจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามความยาวคลื่นการกระตุ้นที่แตกต่างกัน

การเกิดปรากฏการณ์เหล่านี้ไม่ได้จำกัดเพียงการใช้รังสีอัลตราไวโอเลตเท่านั้น แต่การกระตุ้นสามารถทำได้โดยการแผ่รังสีใดๆ ก็ตามที่มีพลังงานที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น, รังสีเอกซ์สามารถกระตุ้นการเรืองแสงในสารต่างๆ ได้ ซึ่งหลายชนิดก็ตอบสนองต่อรังสีประเภทต่างๆ ด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น แมกนีเซียม tungstate แสดงความไวต่อรังสีเกือบทั้งหมดที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 300 นาโนเมตร ซึ่งครอบคลุมทั้งสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ นอกจากนี้ วัสดุบางชนิดยังถูกกระตุ้นได้ง่ายด้วยอิเล็กตรอน ดังตัวอย่างจากการจับคู่ที่ใช้ในหลอดโทรทัศน์

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างการเรืองแสง เรืองแสง และการเรืองแสง


แสดงความคิดเห็นของคุณ

อีเมล์ของคุณจะไม่ถูกเผยแพร่ ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมายด้วย *

*

*

  1. ผู้รับผิดชอบข้อมูล: Miguel ÁngelGatón
  2. วัตถุประสงค์ของข้อมูล: ควบคุมสแปมการจัดการความคิดเห็น
  3. ถูกต้องตามกฎหมาย: ความยินยอมของคุณ
  4. การสื่อสารข้อมูล: ข้อมูลจะไม่ถูกสื่อสารไปยังบุคคลที่สามยกเว้นตามข้อผูกพันทางกฎหมาย
  5. การจัดเก็บข้อมูล: ฐานข้อมูลที่โฮสต์โดย Occentus Networks (EU)
  6. สิทธิ์: คุณสามารถ จำกัด กู้คืนและลบข้อมูลของคุณได้ตลอดเวลา