1. 发光
发光这个词基本上意味着发出光。我们世界上的大多数物体都会发出光,因为它们拥有源自太阳的能量,而太阳是我们所知道和能看到的最发光的物体。 与月亮相反,月亮看起来会发光,但只是反射太阳的光,就像一面由岩石制成的巨大镜子。
基本上,发光有3种主要形式:荧光、磷光和化学发光。 其中两种,即荧光和磷光,是光致发光的形式。 光致发光和化学发光之间的区别在于,在光致发光中,发光反应是由光触发的,而在化学发光中,光发射是由化学反应触发的。 荧光和磷光这两种形式的基础是物质吸收光然后以较长波长发射光的能力,这意味着较低的能量,只是发生的时间尺度不同。 在荧光反应中,发射立即发生,并且只有在光源打开(例如紫外线)时才可见,而在磷光反应中,材料可以存储吸收的能量并稍后释放,从而在反应后产生持续的余辉。 所以,如果它立即消失,那就是荧光。 如果它持续存在,那就是磷光。 如果需要化学激活,那就是化学发光。
举个例子,您可以想象一家夜总会,其中的织物和牙齿在黑光下发光(荧光),紧急出口标志发光(磷光),荧光棒也发光(化学发光)。
但它具体是如何运作的呢? 在我们关于发光的主要文章中了解更多信息。
2. 荧光
立即发光的材料称为荧光材料。它们内部的原子吸收能量并变得“兴奋”。 大约在恢复正常状态的同时。在万分之一秒(10-9 至 10-6 秒)的时间内,它们以称为光子的微小光粒子释放能量。
从技术上讲,荧光是激发电子从最低激发态(S1)跃迁到基态(S0)的一种辐射机制。 在此过程中,电子通过振动弛豫损失了一些能量,导致发射的光子能量较低,因此波长较长。
3. 磷光
观察磷光,我们需要聊一下电子自旋,以了解荧光和磷光之间的差异。自旋是电子的基本属性,也是定义电磁场行为的角动量的一种形式。自旋的值只能是 1/2,方向只能是向上或向下。 因此,电子的自旋被指定为 + 1/2 或 - 1/2,或者也可以指定为 ↑ 或 ↓。 如果电子位于原子的同一轨道上,则它们在单基态 (S0) 下始终具有反平行自旋。 当提升到激发态时,电子保持其自旋方向并形成单重激发态 (S1),其中两个自旋方向保持成反平行配对。荧光中的所有弛豫事件都是自旋中性的,并且电子的自旋方向始终保持不变。
在磷光中这是不同的。在这里,您可以从单重激发态 (S1) 快速(10-11 到 10-6 秒)系间跨越到能量上有利的三重激发态 (T1)。 这导致电子自旋反转,这些状态的特征是两个电子平行自旋,并且是亚稳态的。 这里,弛豫是通过磷光发生的,导致电子自旋的另一次翻转和光子的发射。在较长的延迟(10-3 至 >100 秒)后可能会返回到松弛单线态基态 (S0)。在此过程中,磷光弛豫期间的非辐射过程消耗的能量比荧光消耗的能量更多,导致吸收和发射的光子之间的能量差更大,因此波长偏移更大。