Fotoluminescencija

Fluorescentne otopine pod ultraljubičastim osvjetljenjem. Apsorbirani fotoni se brzo ponovno emitiraju, ali s većim valnim duljinama.

Prikaz nastajanja fotoluminiscencije.

Fotoluminiscencija je vrsta luminescencije koja nastaje kao posljedica obasjavanja određenih kemijskih tvari svjetlošću svih valnih duljina. J. W. Goethe i Thomas Johann Seebeck (1770. – 1831.) izlagali su 1792. uzorak Cascariolovog kamena (barijev sulfid) svjetlu koje je prošlo kroz optičku prizmu i time postigli prva važnija zapažanja ove vrste luminescencije. Oni su opazili posebno jaku emisiju kada je taj kamen bio postavljen izvan vidljivog dijela spektra, na strani ljubičastog zračenja. J. W. Ritter našao je 1801. da je ova pojava pobuđena nevidljivim, ultraljubičastim zračenjem koje je padalo na kamen. Time je i otkrio ultraljubičasto zračenje. Učinak se vidio i na nekim drugim luminescentnim tvarima. Gotovo u isto vrijeme bilo je pomoću luminescencije otkriveno nevidljivo infracrveno zračenje. Tada su J. W. Ritter i T. J. Seebeck ustanovili da infracrveno zračenje smanjuje fosforescentnu emisiju. Kasnije je pronađeno da je to svojstveno samo za neke tvari i za pobudno zračenje nekih valnih duljina. Sa zračenjem drugih valnih duljina i drugih tvari dobiva se stimulirani učinak. Primijećeno gašenje emisije pobuđeno infracrvenim zračenjem tumači se činjenicom da to zračenje pretvara (konvertira) potencijalnu emisijsku energiju u toplinu umjesto u svjetlost.

Luminiscencija

Podrobniji članak o temi: Luminiscencija

Luminiscencija (engl. luminescence: svijetljenje, svjetlucanje) je emisija elektromagnetskoga zračenja (pretežito svjetlosti, ali i ultraljubičastog i infracrvenoga zračenja) koje nije pobuđeno toplinskim (termičkim) procesom i povišenom temperaturom tvari, nego je posljedica primanja energije u nekom drugom obliku. Po tome se razlikuje više oblika luminiscencije: bioluminiscencija, elektroluminiscencija, radioluminiscencija (posljedica djelovanja ionizirajućega zračenja), triboluminiscencija (nastaje prilikom lomljenja nekih kristala), luminiscencija trenja, kemijska luminiscencija ili kemiluminiscencija (nastaje u vezi s kemijskim promjenama u nekim tvarima), kristaloluminiscencija (nastupa kod kristalizacije nekih tvari), termoluminiscencija (nastaje zagrijavanjem nekih tvari, ali samo ako su prije toga bile izložene nekomu zračenju, na primjer ionizirajućemu zračenju), fotoluminiscencija (posljedica obasjavanja određenih tvari svjetlošću svih valnih duljina). Tvar luminiscira kada se primanjem energije jednim od navedenih načina elektroni u atomu prvo pobude u više energetsko stanje, a zatim se emisijom dijela ili ukupne primljene energije u obliku zračenja vraćaju u osnovno stanje. Ako se luminiscencija pojavljuje za vrijeme trajanja pobude ili najviše 10^–8 sekundi nakon toga, riječ je o fluorescenciji, a opaža li se luminiscencija i pošto pobuda prestane, govori se o fosforescenciji.

Luminiscencija je bila podvrgnuta mnogim pokusima i teoretskim istraživanjima, a tek je kvantna mehanika uspjela riješiti osnovna pitanja u vezi s tom pojavom. Spektar luminiscentnoga zračenja svojstven je za svaku pojedinu tvar, pa se može vrlo uspješno iskoristiti da se odredi prisutnost neke tvari u uzorku. Time se bavi luminiscentna analiza; ona se na primjer upotrebljava i pri određivanju pojedinih vrsta dragoga kamenja. Luminiscencija se primjenjuje u različitim izvorima svjetlosti, najviše za fluorescentnu rasvjetu. Kod te vrste rasvjete primarnu ulogu ima elektroluminiscencija, iako se uz nju rabi i fotoluminiscencija. Ekonomičnija je od obične, toplinske električne rasvjete (električna žarulja), jer je utrošak električne energije za jednaki svjetlosni tok manji, kao i zato što se većina ultraljubičastoga, za oko nevidljivoga zračenja, fotoluminiscentnim procesom pretvara u vidljivi dio spektra. Prikladnim izborom fluorescentne tvari mogu se dobiti sve boje vidljive svjetlosti. U nekim slučajevima, na primjer pri scenskoj rasvjeti, za postizanje specijalnih učinaka (svjetleći zidovi, zavjese i slično) sve se više primjenjuje i fosforescencija.