Ka disa terma që krijojnë konfuzion në gjuhën e zakonshme të përditshme. Ndër këto terma kemi lumineshencë, fluoreshencë dhe fosforeshencë. A janë ato kushte të barabarta? Si është i ndryshëm dhe çfarë i referohet secili?
Të gjitha këto do t'i shohim në këtë artikull, ndaj mos e humbisni.
Çfarë është luminescenca
Termi lumineshencë në thelb i referohet emetimit të dritës. Në mjedisin tonë, shumica e objekteve lëshojnë dritë për shkak të energjisë që marrin nga dielli, e cila Është entiteti më i ndritshëm i dukshëm për ne. Ndryshe nga hëna, e cila duket se lëshon dritë, ajo në fakt reflekton dritën e diellit, duke funksionuar në mënyrë të ngjashme me një pasqyrë kolosale prej guri.
Në thelb, ekzistojnë tre lloje kryesore të lumineshencës: fluoreshencë, fosforeshencë dhe kimilumineshencë. Midis tyre, fluoreshenca dhe fosforeshenca klasifikohen si forma të fotolumineshencës. Dallimi midis fotolumineshencës dhe kimilumineshencës qëndron në mekanizmin e aktivizimit të lumineshencës; Në fotolumineshencë, drita vepron si shkas, ndërsa në kimilumineshencë, një reaksion kimik fillon emetimin e dritës.
Si fluoreshenca ashtu edhe fosforeshenca, të cilat janë forma të fotolumineshencës, varen nga aftësia e një substance për të thithur dritën dhe më pas emeton atë në një gjatësi vale më të madhe, duke treguar një reduktim të energjisë. Megjithatë, Kohëzgjatja e këtij procesi ndryshon ndjeshëm. Në reaksionet fluoreshente, emetimi i dritës ndodh në çast dhe është i vëzhgueshëm vetëm ndërsa burimi i dritës mbetet aktiv (si p.sh. dritat ultravjollcë).
Në të kundërt, reaksionet fosforeshente lejojnë që materiali të ruajë energjinë e përthithur, duke e lejuar atë të lëshojë dritë më vonë, duke rezultuar në një shkëlqim që vazhdon edhe pasi burimi i dritës është shuar. Prandaj, nëse luminescenca zhduket menjëherë, ajo klasifikohet si fluoreshencë; Nëse vazhdon, identifikohet si fosforeshencë; dhe nëse kërkon një reaksion kimik për t'u aktivizuar, quhet kimilumineshencë.
Për shembull, mund të imagjinohet një klub nate ku pëlhura dhe dhëmbët lëshojnë një shkëlqim të shkëlqyeshëm nën dritën e zezë (fluoreshencë), shenja e daljes së urgjencës rrezaton dritë (fosforeshencë) dhe shkopinjtë e shkëlqimit prodhojnë gjithashtu ndriçim (kimilumineshencë).
Fluoreshencë
Materialet që lëshojnë dritë në çast quhen fluoreshente. Në këto materiale, atomet thithin energji, duke i bërë ata të hyjnë në një gjendje "të ngacmuar". Duke u kthyer në gjendjen e tyre normale në rreth njëqind e mijëta e sekondës (duke filluar nga 10-9 në 10-6 sekonda), ata e lëshojnë këtë energji në formën e grimcave të vogla të dritës të njohura si fotone.
Duke folur zyrtarisht, Fluoreshenca është një proces rrezatues në të cilin elektronet e ngacmuara kalojnë nga gjendja më e ulët e ngacmuar (S1) në gjendjen bazë (S0). Gjatë këtij tranzicioni, elektroni shpërndan një pjesë të energjisë së tij përmes relaksimit vibrues, duke rezultuar që fotoni i emetuar të zotërojë një energji të reduktuar dhe, rrjedhimisht, një gjatësi vale më të gjatë.
Fosforeshencë
Për të kuptuar dallimet midis fluoreshencës dhe fosforeshencës, është e nevojshme të eksplorohet shkurtimisht koncepti i spinit të elektronit. Spin përfaqëson një karakteristikë themelore të elektronit, duke vepruar si një lloj momenti këndor që ndikon në sjelljen e tij brenda një fushe elektromagnetike. Kjo veti mund të marrë vetëm një vlerë prej ½ dhe mund të shfaqë një orientim lart ose poshtë. Rrjedhimisht, spin-i i një elektroni shënohet si +½ ose -½, ose në mënyrë alternative përfaqësohet si ↑ ose ↓. Brenda të njëjtës orbitale të një atomi, elektronet shfaqin vazhdimisht spin antiparalel kur janë në gjendjen bazë të vetme (S0). Pas promovimit në një gjendje të ngacmuar, elektroni ruan orientimin e tij spin, duke rezultuar në formimin e një gjendje të ngacmuar të vetme (S1), ku të dy orientimet spin mbeten të çiftuara në një konfigurim antiparalel. Është e rëndësishme të theksohet se të gjitha proceset e relaksimit që lidhen me fluoreshencën janë neutrale në spin, duke siguruar që orientimi i spinit të elektronit të ruhet në çdo kohë.
Në rastin e fosforeshencës, Procesi ndryshon dukshëm. Kalimet e shpejta (duke filluar nga 10^-11 në 10^-6 sekonda) ndodhin midis sistemeve që kalojnë nga gjendja e ngacmuar njëshe (S1) në një gjendje të ngacmuar treshe (T1) që është energjikisht më e favorshme. Ky tranzicion rezulton në kthimin e rrotullimit të elektronit; Gjendjet që rezultojnë karakterizohen nga rrotullime paralele në të dy elektronet dhe klasifikohen si metastabile. Në këtë rast, relaksimi ndodh nga fosforeshenca, e cila çon në një ndryshim tjetër të spinit të elektronit dhe emetimin e mëvonshëm të një fotoni.
Kalimi në gjendjen e relaksuar të singlit (S0) mund të ndodhë pas një vonese të gjatë (duke filluar nga 10^-3 në më shumë se 100 sekonda). Gjatë këtij procesi relaksimi, mekanizmat jo-rrezatues konsumojnë më shumë energji në relaksimin fosforeshent në krahasim me fluoreshencën, duke rezultuar në një diferencë më të madhe energjie midis fotoneve të përthithur dhe të emetuar dhe rrjedhimisht një ndryshim më të madh në gjatësi.
Spektrat e ngacmimit dhe emetimit
Ndriçimi ndodh kur elektronet e një lënde ngacmohen duke thithur fotone, duke e lëshuar më pas atë energji në formën e rrezatimit. Në raste të caktuara, Rrezatimi i emetuar mund të përbëhet nga fotone që kanë të njëjtën energji dhe gjatësi vale si ato të absorbuara; Ky fenomen njihet si fluoreshenca e rezonancës. Më shpesh, rrezatimi i emetuar ka një gjatësi vale më të madhe, duke treguar energji më të ulët në krahasim me fotonet e absorbuara.
Ky kalim në gjatësi vale më të gjata njihet si zhvendosja e Stokes. Kur elektronet ngacmohen nga rrezatimi i shkurtër dhe i padukshëm, ato ngjiten në gjendje më të larta të energjisë. Pas kthimit në gjendjen e tyre origjinale, ato lëshojnë dritë të dukshme me të njëjtën gjatësi vale, duke ilustruar fluoreshencën e rezonancës. Megjithatë, këto elektrone të ngacmuara mund të kthehen gjithashtu në një nivel energjie të ndërmjetme, duke rezultuar në emetimin e një fotoni të ndritshëm që mbart më pak energji se ajo e ngacmimit fillestar. Ky proces, kur nxitet nga drita ultravjollcë, në përgjithësi manifestohet si fluoreshencë brenda spektrit të dukshëm.. Në rastin e materialeve fosforeshente, ka një vonesë midis ngacmimit të elektroneve në nivele të larta energjetike dhe kthimit të tyre në gjendjen bazë.
Një substancë specifike nuk i përgjigjet të gjitha gjatësive valore. Sidoqoftë, zakonisht ekziston një marrëdhënie midis gjatësisë së valës së ngacmimit dhe amplitudës së emetimit që rezulton. Kjo marrëdhënie njihet si spektri i ngacmimit. Në mënyrë të ngjashme, Mund të vërehet një korrelacion midis amplitudës dhe gjatësisë së valës së rrezatimit të emetuar, i njohur si spektri i emetimit.
Është e rëndësishme të theksohet se gjatësia e valës së emetimit nuk varet nga gjatësia e valës së ngacmimit, me përjashtim të rasteve kur substancat zotërojnë mekanizma të shumëfishtë lumineshencë. Rrjedhimisht, mineralet tregojnë aftësi të ndryshme për të thithur dritën ultravjollcë në gjatësi vale specifike; disa fluoreshojnë nën dritën ultravjollcë me gjatësi vale të shkurtër, ndërsa të tjera fluoreshojnë nën gjatësi vale të gjata dhe disa tregojnë fluoreshencë të paqartë. Ngjyra e dritës së emetuar shpesh ndryshon ndjeshëm me gjatësi vale të ndryshme ngacmimi.
Shfaqja e këtyre fenomeneve nuk kufizohet vetëm në përdorimin e rrezatimit ultravjollcë; përkundrazi, ngacmimi mund të arrihet nga çdo rrezatim që zotëron energjinë e duhur. Për shembull, Rrezet X janë të afta të nxisin fluoreshencë në substanca të ndryshme, shumë prej të cilave gjithashtu reagojnë ndaj llojeve të ndryshme të rrezatimit. Tungstati i magnezit, për shembull, tregon ndjeshmëri ndaj pothuajse të gjithë rrezatimit me gjatësi vale më të vogël se 300 nm, që përfshin si spektrin ultravjollcë ashtu edhe me rreze X.
Shpresoj që me këtë informacion të mund të mësoni më shumë rreth ndryshimeve midis fluoreshencës, fosforeshencës dhe lumineshencës.