发光：类型，方法和应用。 热释光 - 这是什么？

发光 - 是光由某些材料在相对冷的状态下发射。 它不同于白炽灯机构，如燃烧木材或煤，铁水和通过电流加热的金属丝的辐射。 发光发射，观察到：

• 在氖和荧光灯，电视机，雷达屏幕和荧光镜;
• 在有机物质如在萤火虫鲁米诺或萤光素;
• 在户外广告中使用的某些颜料;
• 闪电和极光。

在所有这些现象的发光不会被加热到高于室温的材料引起的，因此它被称为冷光。 发光材料的实用价值是其能量的无形形式转换成能力可见光。

来源和过程

发光现象发生是由于能量吸收材料的一个结果，例如，从紫外线或X射线，电子束，化学反应的一个源，等等。天。这导致在该物质的原子激发态。 由于它是不稳定的，该材料返回到其原始状态，并且被吸收的能量被释放作为光和/或热。 该过程只涉及外层电子。 发光效率取决于度激发能量转换成光。 的有足够的性能在实际使用材料的数量，相对较小。

发光和白炽

发光激发是不相关的原子的激发。 当热材料开始辉光作为灯泡的结果，它们的原子处于激发态。 虽然他们甚至在室温下振动，这是不够发生在远红外光谱区的辐射。 随着温度的升高偏移电磁辐射的在可见区中的频率。 在另一方面，在其中产生，例如，在冲击管非常高的温度，原子碰撞可以是如此强烈，电子从它们分离并重新结合，发光。 在这种情况下，发光和白炽灯变得难以区分。

荧光颜料和染料，

常规颜料和染料具有颜色，因为它们反映其是互补的吸收光谱的一部分。 的能量的一小部分被转换成热量，但是显著发射发生。 然而，如果该荧光颜料在特定区域的范围吸收光，它可以发射光子，从反射不同。 这发生作为染料或颜料分子内的过程，通过该紫外线可被转换成可见光，例如，蓝色光的结果。 这种发光方法在户外广告和洗衣粉使用。 在后一种情况下，“澄清”保留在组织不仅反映白色，也给紫外辐射转换成蓝色，黄色和补偿提高白度。

早期的研究

虽然萤火虫和真菌的闪电极光和平淡辉光一直人类已知的，第一发光研究开始与合成材料，当意大利博洛尼亚的蒙特拉Kaskariolo炼金和鞋匠，于1603克硫酸钡的加热的混合物（重晶石形式，重晶石）煤。 冷却后得到的粉末，夜蓝发光发射，并且Kaskariolo注意到它可以通过使粉末在阳光下被恢复。 该物质被命名为“青金石的Solaris”或太阳石，炼金因为希望它能够把金属变成黄金，象征这是太阳。 余辉已经引起了周期的许多科学家，赋予材料和其它名称，包括“磷”的兴趣，这意味着“光的载流子”。

今天命名为“磷”仅用于化学元素，而微晶发光材料称为荧光体。 “磷” Kaskariolo，显然是硫化钡。 第一市售荧光体（1870）成为“漆Balmain的” - 硫化钙的溶液。 在现代技术中最重要的之一 - 1866年，它的第一个稳定的硫化锌磷光体描述。

一个发光，这是在腐烂的木头或肉体和萤火虫表现，由英国科学家罗伯特·博伊尔，谁，尽管他不知道这个光的生化起源，又设置了一些生物发光系统的基本性能在1672年进行的第一次科学的研究：

• 夜光寒;
• 它可以通过例如醇，盐酸和氨的化学剂来抑制;
• 辐射需要访问到空气中。

在1885年至1887年年，据观察，从萤火虫粗提取物的西印度（引火）和蛤Foladi混合时产生光。

第一有效化学发光材料是非生物合成的化合物，如鲁米诺，在1928年发现的。

化学 - 生物发光

大多数的化学反应，特别是氧化反应释放的能量，有热的形式。 在一些反应中，但所用的化学发光（CL）之前激发电子到更高的水平，并且在荧光分子的部分。 研究表明，CL是一种普遍现象，但发光强度是如此之小，它需要使用灵敏的探测器。 有，但是，一些表现出生动的CL的化合物。 最熟知的这些是鲁米诺，其在与过氧化氢的氧化可以产生强烈的蓝色或蓝绿色的光。 和光泽精lofin - 的CL-物质的其他优势。 尽管它们的亮度CL，而不是所有的人都在化学能转换为光有效，即K.不到分子的1％发光。 在20世纪60年代，发现草酸的酯，在高荧光的芳族化合物的存在下的无水溶剂氧化发出明亮的光以23％的效率。

生物发光是由酶催化的化学发光的一种特殊类型。 这些反应的发光输出可以达到100％，这意味着，萤光素反应剂的每个分子进入发光状态。 所有已知的今天生物发光反应催化在空气的存在下发生氧化反应。

热释光

热释意味着没有热辐射，但加强光发射材料，其通过热激发的电子。 热刺激一些矿物质，尤其是在晶荧光粉发光观察他们被光激发后。

光致发光

该电磁辐射入射在材料上的作用下发生光致发光，可在可见光范围内通过从紫外到的X射线和γ辐射进行。 在发光，由光子引起的，发射光的波长通常大于的激发波长等于或大于（M。E.等于或更少的功率）。 这种差异在波长引起的输入能量转变为原子或离子的振动。 有时，用密集的激光束，发射的光可以具有更短的波长。

该PL可以通过紫外线激发的事实，是由德国物理学家约翰·里特发现在1801年，他注意到，荧光粉在光谱的紫色部分是不可见区域明亮发光，并由此拉开了紫外线辐射。 UV可见光的转化具有重大的现实意义。

伽马和 X射线辐射 激发的磷光体，以及其他结晶材料由电离过程的发光状态，随后的电子和离子的再结合，由此发光发生。 它的使用是在放射科使用透视，和闪烁计数器。 的最后一个记录，并测量引导涂覆有磷光体，其与光电倍增管的表面光学接触的盘上的伽马辐射。

摩擦发光

当某些物质的晶体，如糖，粉碎，可见的火花。 同样在许多有机和无机物质观察到。 所有这些类型的发光由正电荷和负电荷产生的。 最近通过在结晶过程中机械分离面产生的。 无论是直接的分子的部分之间，或者通过将分离的表面附近的气氛中的发光的激发 - 然后光发射通过排出发生。

电致发光

作为热释，电致发光（EL），该术语包括多种类型的发光共同特征，其中是，光被发射时的放电在气体，液体和固体材料。 在1752 Bendzhamin富兰克林通过大气建立闪电引起的放电的发光。 1860年，该放电灯在伦敦皇家学会首次演示。 她产生的明亮的白色光在低压下通过二氧化碳的高电压放电。 现代荧光灯基于由放电灯激励电致发光和光致发光的汞原子的组合，由它们所发射的紫外线辐射通过荧光体转换成可见光。

EL电解过程中，在电极观察到由于离子（和由此的一种化学发光的）的复合。 下的电场的光的发光硫化锌发射发生，其也被称为电致发光的薄层的影响。

钻石，红宝石，晶体磷和某些复合铂盐 - 大量的材料加速的电子的影响下发射的发光。 阴极发光的第一个实际应用 - 示波器（1897年）。 使用改进的结晶性的荧光体类似屏幕电视机，雷达，示波器和电子显微镜使用。

无线电的

放射性元素能够发射α粒子（氦核），电子和γ射线（高能电磁辐射）。 辐射发光 - 由放射性物质激励的光芒。 当α粒子轰击结晶磷光体，所述显微镜微小闪烁下可见。 这个原则用英国物理学家埃内斯特·拉瑟福德，证明原子具有一个中央核心。 用于标记手表和其他工具自发光漆是基于RL。 它们由荧光体和放射性物质，例如氚或镭。 令人印象深刻的自然发光 - 是北极光：对太阳辐射的过程发射到空间巨大的电子和离子的质量。 当他们接近地球，它的地磁场引导他们向两极。 在大气中的上层气体放电过程，并创建一个著名的极光。

发光：进程的物理

可见光的发射（即E.与690纳米和400纳米之间的波长）的激发需要能量，该至少爱因斯坦法确定。 能量（E）等于普朗克常数（h）中，乘以光（ν）或它的速度在真空中（c）中的频率，由所述波长（λ）划分：E =hν= HC /λ。

因此，所需要的激发能量为40千卡（红色）至60千卡（用于黄色），和每物质的摩尔80个卡路里（紫色）。 表达能量的另一种方式-以电子伏特（eV的1 = 1,6×10 ^-12尔格） - 1.8至3.1电子伏特。

激发能量转移到负责从其地面跳跃到一个较高的发光的电子。 这些条件由量子力学的规律决定的。 激发的各种机制取决于它是否在单一的原子和分子，或发生在晶体中分子的组合。 它们被加速粒子，例如电子，正离子或光子的动作开始。

通常情况下，激发能量是提高电子到辐射比所需要的更高显著。 例如，荧光体发光晶粒电视屏幕，产生25000伏平均能量阴极的电子。 然而，荧光灯的颜色几乎是独立于粒子的能量。 它是由水晶能量中心的激发态的水平的影响。

荧光灯

所述的颗粒，由于其发光发生 - 的原子或分子的这一外层电子。 在荧光灯中，如汞原子被能量6.7电子伏特或更大的影响下被驱动，解除了两个外电子到更高的电平中的一个。 其返回到基态后的能量差是发射紫外光具有185纳米的波长。 基极和另一水平之间的过渡产生 的紫外线辐射 在254nm处，这反过来，可激发荧光体等产生可见光。

这种辐射是在使用低压汞蒸气（10 ^-5大气压）特别强的 气体放电灯 的低压。 因此电子能量的约60％被转换成 单色的UV光。

在高压下，频率增加。 谱不再包括254nm的一个光谱线，并且所述辐射能量从对应于不同电子能级谱线分布：303，313，334，366，405，436，546和578纳米。 高压汞灯用于照明，由于可见405-546纳米蓝绿光，而使用荧光体作为结果变成白色的红色光转变辐射的一部分。

当气体分子被激发，它们的发光光谱显示宽带; 不仅电子被升高到水平更高的能量，但在整体上的原子的同时激发振动和旋转运动。 这是因为分子的振动和转动能量是跃迁能量，其加起来，以限定多个单一条带的稍微不同的波长分量的10 ^-2和10 ^-4。 较大分子有几个重叠的条带，一个用于每个类型的过渡的。 在溶液中的分子辐射有利地带状的所引起的相对大数量的受激分子和溶剂分子之间的相互作用。 在分子中，如在涉及分子轨道的发光外层电子的原子。

荧光和磷光

这些条款不仅可以基于发光的持续时间来区分，也受到其生产方法。 当电子被激发到单重态与权属在其中10 ^-8 S，从中可以很容易地返回地面，所述物质发射其能量作为荧光。 在过渡期间，自旋也不会改变。 基本和激发态具有相似的多样性。

电子，但是，可以提升到更高的能级（称为“激发三重态”）与他的背部治疗。 在量子力学中，从三重态到单过渡禁止的，因此，他们的生活的时间多得多。 因此，在这种情况下，发光更加长远：有磷光。