Fluoresenssi ja fosforesenssi ovat kaksi mekanismia, jotka säteilevät valoa tai esimerkkejä fotoluminesenssista. Kuitenkin, nämä kaksi termiä eivät tarkoita samaa asiaa eivätkä tapahdu samalla tavalla. Sekä fluoresenssissa että fosforesenssissa molekyylit absorboivat valoa ja lähettävät fotoneja vähemmän energiaa (pidempi aallonpituus), mutta fluoresenssi tapahtuu paljon nopeammin kuin fosforesenssi ja ei muuta spin-suunnan elektronit.
Tässä on kuvaus siitä, miten fotoluminesenssi toimii, ja katsaus fluoresenssi- ja fosforesenssiprosesseihin, tutut esimerkit jokaisesta valon säteilytyypistä.
Fotoluminesenssi tapahtuu, kun molekyylit absorboivat energiaa. Jos valo aiheuttaa elektronisen virityksen, molekyylejä kutsutaan innoissaan. Jos valo aiheuttaa värähtelyherätystä, molekyylejä kutsutaan kuuma. Molekyylit voivat innostua absorboimalla erityyppisiä energiamuotoja, kuten fysikaalista energiaa (valo), kemiallista energiaa tai mekaanista energiaa (esim. Kitka tai paine). Valon tai fotonien absorbointi voi aiheuttaa molekyylien kuumenemisen ja kiihtymisen. Kun innoitaan, elektronit nostetaan korkeammalle energiatasolle. Kun ne palautuvat alhaisempaan ja vakaampaan energiatasoon, fotonit vapautuvat. Fotonien katsotaan olevan fotoluminesenssi. Kaksi fotoluminesenssityyppiä ad fluoresenssia ja fosforesenssia.
Fluoresenssissa, suuren energian (lyhyt aallonpituus, korkea taajuus) valo absorboituu, potkaiseen elektronin viritettyyn energiatilaan. Yleensä absorboitu valo on sisään ultraviolettiväli, Imeytymisprosessi tapahtuu nopeasti (10 minuutin välein)-15 sekuntia) ja ei muuta elektronin spin-suuntaa. Fluoresenssi tapahtuu niin nopeasti, että jos sammutat valon, materiaali lopettaa hehkuva.
Fluoresenssin lähettämän valon väri (aallonpituus) on melkein riippumaton tulevan valon aallonpituudesta. Näkyvän valon lisäksi vapautuu myös infrapuna- tai IR-valoa. Tärinä relaksaatio vapauttaa IR-valoa noin 10-12 sekunnin kuluttua säteilyn absorboimisesta. Häiriön heikkeneminen elektronin perustilaan emittoi näkyvää ja IR-valoa ja tapahtuu noin 10-9 sekuntia energian imeytymisen jälkeen. Aallonpituuseroa fluoresoivan materiaalin absorptio- ja emissiospektrien välillä kutsutaan sen arvoksi Stokes muuttuu.
Fluoresenssivalot ja neonmerkit ovat esimerkkejä fluoresenssista, samoin kuin materiaalit, jotka hehkuvat mustassa valossa, mutta lopettavat hehkuvan heti, kun ultraviolettivalo on sammutettu. Jotkut skorpionit fluoresoivat. Ne hehkuvat niin kauan kuin ultraviolettivalo tarjoaa energiaa, mutta eläimen eksoskeletto ei suojaa sitä erittäin hyvin säteilyltä, joten skorpionin näkemiseksi ei pitäisi pitää mustan valon päällä kauan hehku. Jotkut korallit ja sienet ovat fluoresoivia. Monet korostuskynät ovat myös fluoresoivia.
Kuten fluoresenssissa, fosforoiva materiaali absorboi korkean energian valoa (yleensä ultravioletti), aiheuttaen elektroneiden siirtymisen korkeamman energian tilaan, mutta siirtyminen takaisin alhaisempaan energiatilaan tapahtuu paljon hitaammin ja elektronin spin-suunta saattaa muuttua muuttaa. Fosforisoivat materiaalit saattavat näyttää hehkuvan muutaman sekunnin ajan jopa pariksi päiviksi sen jälkeen, kun valo on sammutettu. Syy, että fosforesenssi kestää pidempään kuin fluoresenssi, johtuu siitä, että viritetyt elektronit hyppäävät korkeammalle energiatasolle kuin fluoresenssi. Elektronit menettävät enemmän energiaa ja voivat viettää aikaa eri energiatasoilla viritetyn tilan ja perustilan välillä.
Elektroni ei koskaan muuta spin-suuntaansa fluoresenssissa, mutta voi tehdä niin, jos olosuhteet ovat oikeat fosforesenssin aikana. Tämä spin-läppä voi tapahtua energian imeytymisen aikana tai sen jälkeen. Jos spin-käännettä ei tapahdu, molekyylin sanotaan olevan a: ssa singletti tila. Jos elektroni käy läpi spin-kääntö, a kolminkertainen tila on muodostettu. Triplettiloilla on pitkä käyttöikä, koska elektroni ei putoa alempaan energiatilaan ennen kuin se kääntyy takaisin alkuperäiseen tilaansa. Tämän viiveen takia fosforoivat materiaalit näyttävät "hehkuvan pimeässä".
Aseenkohteissa käytetään fosforoivia materiaaleja, hehkuva pimeässä tähtiä, ja maalilla, jota käytetään tähti seinämaalausten tekemiseen. Elementin fosfori hehkuu pimeässä, mutta ei fosforoinnista.