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燐光とは?定義と例

リン光 電磁放射、通常は紫外線にさらされた後に物質から放出される光です。エネルギー源は、原子の電子をより低いエネルギー状態から「励起された」より高いエネルギー状態に蹴ります。その後、電子はエネルギーを可視光 (ルミネッセンス) の形で放出し、より低く安定したエネルギー状態に戻ります。

リン光は、フォトルミネッセンスの 1 つの形式です。他の一般的なタイプのフォトルミネッセンスには、化学発光と蛍光があります。化学発光のエネルギーは、化学反応に由来します。燐光と同様に、蛍光は電磁放射 (ブラック ライトなど) にさらされた後に光を放出します。ただし、蛍光はリン光よりもはるかに速く発生し、光源が取り除かれるとすぐに消えます。蓄光材料は、ライトが消えてから数分、数時間、さらには数日後に光るため、暗闇で光ります。

重要ポイント:リン光

  • リン光はフォトルミネッセンスの一種です。
  • リン光では、光が物質に吸収され、電子のエネルギー準位が励起状態に上昇します。ただし、光のエネルギーは許容される励起状態のエネルギーと完全には一致しないため、吸収された光子は三重項状態にとどまります。最終的に、励起された電子はより低く安定したエネルギー状態に落ち、余分なエネルギーを光として放出します。このプロセスはゆっくりと進行するため、燐光物質が暗闇で光っているように見えます。
  • 蓄光素材の例には、暗闇で光る星、特定の安全標識、光るペンキ、道路標識などがあります。
  • リン光はリン元素の緑色の輝きからその名前が付けられていますが、リンはリン光ではありません。要素が光る理由は、酸化 (化学発光) によるものです。

仕組み – 簡単な説明

基本的に、蓄光材料は光を当てることで「帯電」します。材料は光を吸収し、蓄積されたエネルギーをゆっくりと元の光よりも長い波長で放出します。そのため、燐光材料は紫外光を吸収して緑色の光を放出する可能性がありますが、スペクトルが逆になることはありません (例:緑から青)。光の色を変えるために、蛍光染料を燐光材料に添加することがあります。蛍光物質はエネルギーを吸収し、すぐに光を放出します。燐光物体は、蛍光染料を含んでいる可能性があり、一部の燐光遷移が急速に発生するため、暗闇よりもブラック ライトの下でより明るく光ります。

仕組み – 量子力学の説明

蛍光では、表面が光子をほぼ瞬時に吸収して再放出します (約 10 ナノ秒)。このタイプのフォトルミネッセンスは、吸収された光子のエネルギーがエネルギー状態と材料の許容遷移に一致するため、高速です。リン光は、吸収された電子がより高いスピン多重度の励起状態に交差するため、はるかに長く持続します (ミリ秒から数日)。励起された電子は三重項状態に閉じ込められ、「禁止された」遷移のみを使用して、より低いエネルギーの一重項状態に落ちることができます。量子力学では禁止された遷移が可能ですが、動力学的には好ましくないため、発生するまでに時間がかかります。十分な量の光が吸収されると、蓄えられ放出される光が十分に大きくなり、材料が「暗闇で光る」ように見えます。このため、燐光材料は、蛍光材料と同様に、ブラック (紫外線) ライトの下で非常に明るく見えます。ヤブロンスキー図は、一般的に蛍光とリン光の違いを表示するために使用されます。

歴史

1602年、イタリアのヴィンチェンツォ・カシアローロは「ラピス・ソラリス」(太陽の石)または「ラピス・ルナリス」(月の石)について説明しました。この発見は、哲学教授のジュリオ・チェーザレ・ラ・ガラの 1612 年の著書 De Phenomenis in Orbe Lunae に記載されています。 . La Galla は、Casciarolo の石が加熱によって石灰化された後、光を放ったと報告しています。それは太陽から光を受け、(月のように)暗闇の中で光を放った.この石は不純な重晶石でしたが、他の鉱物もリン光を示します。他の燐光を発する宝石には、いくつかのダイヤモンド (1010 年から 1055 年には早くもインド王ボージャに知られ、アルベルトゥス マグナスによって再発見され、ロバート ボイルによって再び再発見された) とホワイト トパーズが含まれます。特に中国人は、クロロファンと呼ばれる蛍石の一種を高く評価しました。これは、体温、光への暴露、またはこすりによって発光を示します。リン光やその他の種類の発光の性質への関心は、最終的に 1896 年に放射能の発見につながりました。

材料

天然鉱物に加えて、リン光は化合物によって生成されます。これらの中で最もよく知られているのは硫化亜鉛で、1930 年代から暗闇で光る星やその他の製品に使用されてきました。硫化亜鉛は通常、緑色の燐光を発しますが、蛍光体を添加して光の色を変えることもあります。蛍光体は、リン光によって放出された光を吸収し、別の色として放出します。

今日、ドープされたアルミン酸ストロンチウムが最適なリン光化合物です。硫化亜鉛よりも10倍明るく輝き、エネルギーをより長く蓄えます。アルミン酸ストロンチウムが放出する最も明るい色は緑色ですが、水色と青色も明るく長く輝きます。赤、黄、オレンジ、白、紫も発生しますが、より暗いか、より速く消えます。

リン光の例

人々が寝室の壁につけて夜に光る星は燐光を発します。一部の時計には蓄光針が付いています。この工程で暗闇で光る敷石やランプ、キーホルダーなどもあります。リンの輝きは化学発光であるため、ではありません リン光の一例。

参考文献

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