發光：類型，方法和應用。 熱釋光 - 這是什麼？

發光 - 是光由某些材料在相對冷的狀態下發射。 它不同於白熾燈機構，如燃燒木材或煤，鐵水和通過電流加熱的金屬絲的輻射。 發光發射，觀察到：

• 在氖和熒光燈，電視機，雷達屏幕和熒光鏡;
• 在有機物質如在螢火蟲魯米諾或螢光素;
• 在戶外廣告中使用的某些顏料;
• 閃電和極光。

在所有這些現象的發光不會被加熱到高於室溫的材料引起的，因此它被稱為冷光。 發光材料的實用價值是其能量的無形形式轉換成能力可見光。

來源和過程

發光現象發生是由於能量吸收材料的一個結果，例如，從紫外線或X射線，電子束，化學反應的一個源，等等。天。這導致在該物質的原子激發態。 由於它是不穩定的，該材料返回到其原始狀態，並且被吸收的能量被釋放作為光和/或熱。 該過程只涉及外層電子。 發光效率取決於度激發能量轉換成光。 的有足夠的性能在實際使用材料的數量，相對較小。

發光和白熾

發光激發是不相關的原子的激發。 當熱材料開始輝光作為燈泡的結果，它們的原子處於激發態。 雖然他們甚至在室溫下振動，這是不夠發生在遠紅外光譜區的輻射。 隨著溫度的升高偏移電磁輻射的在可見區中的頻率。 在另一方面，在其中產生，例如，在衝擊管非常高的溫度，原子碰撞可以是如此強烈，電子從它們分離並重新結合，發光。 在這種情況下，發光和白熾燈變得難以區分。

熒光顏料和染料，

常規顏料和染料具有顏色，因為它們反映其是互補的吸收光譜的一部分。 的能量的一小部分被轉換成熱量，但是顯著發射發生。 然而，如果該熒光顏料在特定區域的範圍吸收光，它可以發射光子，從反射不同。 這發生作為染料或顏料分子內的過程，通過該紫外線可被轉換成可見光，例如，藍色光的結果。 這種發光方法在戶外廣告和洗衣粉使用。 在後一種情況下，“澄清”保留在組織不僅反映白色，也給紫外輻射轉換成藍色，黃色和補償提高白度。

早期的研究

雖然螢火蟲和真菌的閃電極光和平淡輝光一直人類已知的，第一發光研究開始與合成材料，當意大利博洛尼亞的蒙特拉Kaskariolo煉金和鞋匠，於1603克硫酸鋇的加熱的混合物（重晶石形式，重晶石）煤。 冷卻後得到的粉末，夜藍發光發射，並且Kaskariolo注意到它可以通過使粉末在陽光下被恢復。 該物質被命名為“青金石的Solaris”或太陽石，煉金因為希望它能夠把金屬變成黃金，象徵這是太陽。 餘輝已經引起了週期的許多科學家，賦予材料和其它名稱，包括“磷”的興趣，這意味著“光的載流子”。

今天命名為“磷”僅用於化學元素，而微晶發光材料稱為熒光體。 “磷”Kaskariolo，顯然是硫化鋇。 第一市售熒光體（1870）成為“漆Balmain的” - 硫化鈣的溶液。 在現代技術中最重要的之一 - 1866年，它的第一個穩定的硫化鋅磷光體描述。

一個發光，這是在腐爛的木頭或肉體和螢火蟲表現，由英國科學家羅伯特·波義耳，誰，儘管他不知道這個光的生化起源，又設置了一些生物發光系統的基本性能在1672年進行的第一次科學的研究：

• 夜光寒;
• 它可以通過例如醇，鹽酸和氨的化學劑來抑制;
• 輻射需要訪問到空氣中。

在多年的1885-1887，據觀察，從螢火蟲粗提取物的西印度（引火）和蛤Foladi混合時產生光。

第一有效化學發光材料是非生物合成的化合物，如魯米諾，在1928年發現的。

化學 - 生物發光

大多數的化學反應，特別是氧化反應釋放的能量，有熱的形式。 在一些反應中，但所用的化學發光（CL）之前激發電子到更高的水平，並且在熒光分子的部分。 研究表明，CL是一種普遍現象，但發光強度是如此之小，它需要使用靈敏的探測器。 有，但是，一些表現出生動的CL的化合物。 最熟知的這些是魯米諾，其在與過氧化氫的氧化可以產生強烈的藍色或藍綠色的光。 和光澤精lofin - 的CL-物質的其他優勢。 儘管它們的亮度CL，而不是所有的人都在化學能轉換為光有效，即K.不到分子的1％發光。 在20世紀60年代，發現草酸的酯，在高熒光的芳族化合物的存在下的無水溶劑氧化發出明亮的光以23％的效率。

生物發光是由酶催化的化學發光的一種特殊類型。 這些反應的發光輸出可以達到100％，這意味著，螢光素反應劑的每個分子進入發光狀態。 所有已知的今天生物發光反應催化在空氣的存在下發生氧化反應。

熱釋光

熱釋意味著沒有熱輻射，但加強光發射材料，其通過熱激發的電子。 熱刺激一些礦物質，尤其是在晶熒光粉發光觀察他們被光激發後。

光致發光

該電磁輻射入射在材料上的作用下發生光致發光，可在可見光範圍內通過從紫外到的X射線和γ輻射進行。 在發光，由光子引起的，發射光的波長通常大於的激發波長等於或大於（M。E.等於或更少的功率）。 這種差異在波長引起的輸入能量轉變為原子或離子的振動。 有時，用密集的激光束，發射的光可以具有更短的波長。

該PL可以通過紫外線激發的事實，是由德國物理學家約翰·裡特發現在1801年，他注意到，熒光粉在光譜的紫色部分是不可見區域明亮發光，並由此拉開了紫外線輻射。 UV可見光的轉化具有重大的現實意義。

伽馬和 X射線輻射 激發的磷光體，以及其他結晶材料由電離過程的發光狀態，隨後的電子和離子的再結合，由此發光發生。 它的使用是在放射科使用透視，和閃爍計數器。 的最後一個記錄，並測量引導塗覆有磷光體，其與光電倍增管的表面光學接觸的盤上的伽馬輻射。

摩擦發光

當某些物質的晶體，如糖，粉碎，可見的火花。 同樣在許多有機和無機物質觀察到。 所有這些類型的發光由正電荷和負電荷產生的。 最近通過在結晶過程中機械分離面產生的。 無論是直接的分子的部分之間，或者通過將分離的表面附近的氣氛中的發光的激發 - 然後光發射通過排出發生。

電致發光

作為熱釋，電致發光（EL），該術語包括多種類型的發光共同特徵，其中是，光被發射時的放電在氣體，液體和固體材料。 在1752，富蘭克林通過大氣建立閃電引起的放電的發光。 1860年，該放電燈在倫敦皇家學會首次演示。 她產生的明亮的白色光在低壓下通過二氧化碳的高電壓放電。 現代熒光燈基於由放電燈激勵電致發光和光致發光的汞原子的組合，由它們所發射的紫外線輻射通過熒光體轉換成可見光。

EL電解過程中，在電極觀察到由於離子（和由此的一種化學發光的）的複合。 下的電場的光的發光硫化鋅發射發生，其也被稱為電致發光的薄層的影響。

鑽石，紅寶石，晶體磷和某些複合鉑鹽 - 大量的材料加速的電子的影響下發射的發光。 陰極發光的第一個實際應用 - 示波器（1897）。 使用改進的結晶性的熒光體類似屏幕電視機，雷達，示波器和電子顯微鏡使用。

無線電的

放射性元素能夠發射α粒子（氦核），電子和γ射線（高能電磁輻射）。 輻射發光 - 由放射性物質激勵的光芒。 當α粒子轟擊結晶磷光體，所述顯微鏡微小閃爍下可見。 這個原則用英國物理學家盧瑟福，證明原子具有一個中央核心。 用於標記手錶和其他工具自發光漆是基於RL。 它們由熒光體和放射性物質，例如氚或鐳。 令人印象深刻的自然發光 - 是北極光：對太陽輻射的過程發射到空間巨大的電子和離子的質量。 當他們接近地球，它的地磁場引導他們向兩極。 在大氣中的上層氣體放電過程，並創建一個著名的極光。

發光：進程的物理

可見光的發射（即E.與690納米和400納米之間的波長）的激發需要能量，該至少愛因斯坦法確定。 能量（E）等於普朗克常數（h）中，乘以光（ν）或它的速度在真空中（c）中的頻率，由所述波長（λ）劃分：E =hν= HC /λ。

因此，所需要的激發能量為40千卡（紅色）至60千卡（用於黃色），和每物質的摩爾80卡路里（紫色）。 表達能量的另一種方式-以電子伏特（eV的1 = 1,6×10 ^-12爾格） - 1.8至3.1電子伏特。

激發能量轉移到負責從其地面跳躍到一個較高的發光的電子。 這些條件由量子力學的規律決定的。 激發的各種機制取決於它是否在單一的原子和分子，或發生在晶體中分子的組合。 它們被加速粒子，例如電子，正離子或光子的動作開始。

通常情況下，激發能量是提高電子到輻射比所需要的更高顯著。 例如，熒光體發光晶粒電視屏幕，產生25000伏平均能量陰極的電子。 然而，熒光燈的顏色幾乎是獨立於粒子的能量。 它是由水晶能量中心的激發態的水平的影響。

熒光燈

所述的顆粒，由於其發光發生 - 的原子或分子的這一外層電子。 在熒光燈中，如汞原子被能量6.7電子伏特或更大的影響下被驅動，解除了兩個外電子到更高的電平中的一個。 其返回到基態後的能量差是發射紫外光具有185納米的波長。 基極和另一水平之間的過渡產生 的紫外線輻射 在254nm處，這反過來，可激發熒光體等產生可見光。

這種輻射是在使用低壓汞蒸氣（10 ^-5大氣壓）特別強的 氣體放電燈 的低壓。 因此電子能量的約60％被轉換成 單色的UV光。

在高壓下，頻率增加。 譜不再包括254nm的一個光譜線，並且所述輻射能量從對應於不同電子能級譜線分佈：303，313，334，366，405，436，546和578納米。 高壓汞燈用於照明，由於可見405-546納米藍綠光，而使用熒光體作為結果變成白色的紅色光轉變輻射的一部分。

當氣體分子被激發，它們的發光光譜顯示寬帶; 不僅電子被升高到水平更高的能量，但在整體上的原子的同時激發振動和旋轉運動。 這是因為分子的振動和轉動能量是躍遷能量，其加起來，以限定多個單一條帶的稍微不同的波長分量的10 ^-2和10 ^-4。 較大分子有幾個重疊的條帶，一個用於每個類型的過渡的。 在溶液中的分子輻射有利地帶狀的所引起的相對大數量的受激分子和溶劑分子之間的相互作用。 在分子中，如在涉及分子軌道的發光外層電子的原子。

熒光和磷光

這些條款不僅可以基於發光的持續時間來區分，也受到其生產方法。 當電子被激發到單重態與權屬在其中10 ^-8 S，從中可以很容易地返回地面，所述物質發射其能量作為熒光。 在過渡期間，自旋也不會改變。 基本和激發態具有相似的多樣性。

電子，但是，可以提升到更高的能級（稱為“激發三重態”）與他的背部治療。 在量子力學中，從三重態到單過渡禁止的，因此，他們的生活的時間多得多。 因此，在這種情況下，發光更加長遠：有磷光。