Luminescence: प्रकार, तरिका, र आवेदन। Thermally उत्साहित luminescence - के यो छ?

Luminescence - एक अपेक्षाकृत चिसो अवस्थामा केही सामाग्री द्वारा प्रकाश को उत्सर्जन छ। यो यस्तो जल काठ वा कोइला, एक पिघला फलाम र बिजुली वर्तमान द्वारा गरम एक तार रूपमा गरमागरम शरीर, को विकिरण देखि अलग छ। luminescence उत्सर्जन अवलोकन छ:

• नियन र फ्लोरोसेन्ट दीपक, टीवी, राडार स्क्रीन र fluoroscopes मा;
• यस्तो fireflies मा luminol वा luciferin रूपमा जैविक पदार्थ मा;
• आउटडोर विज्ञापन प्रयोग केही Pigments मा;
• बिजुली र अरूणोदय संग।

यी सबै घटना मा प्रकाश उत्सर्जन कोठा तापमान माथिको सामाग्री हीटिंग कारण छैन, त्यसैले यो चिसो प्रकाश भनिन्छ। को luminescent सामाग्री को व्यावहारिक मूल्य मा ऊर्जा को अदृश्य फारम परिवर्तन गर्न आफ्नो क्षमता छ देखिने प्रकाश।

स्रोत र प्रक्रिया

luminescence घटना पराबैंगनी वा एक्स-रेज, इलेक्ट्रन बीम, रासायनिक प्रतिक्रिया को स्रोत बाट, उदाहरणका लागि, ऊर्जा अवशोषण सामाग्री को एक परिणाम रूपमा हुन्छ, र यति मा। डी। यो एउटा उत्साहित राज्य गर्न पदार्थ अणुहरु मा परिणाम। यो अस्थिर भएकोले यसको मूल राज्य, र अवशोषित ऊर्जा गर्न भौतिक लाभ प्रकाश र / वा गर्मी रूपमा जारी छ। प्रक्रिया मात्र बाहिरी इलेक्ट्रॉनों समावेश छ। luminescence दक्षता प्रकाश मा excitation ऊर्जा रूपान्तरण को डिग्री मा निर्भर गर्दछ। व्यावहारिक प्रयोगको लागि पर्याप्त प्रदर्शन छ कि सामाग्री को संख्या, अपेक्षाकृत सानो छ।

Luminescence र incandescence

luminescence excitation अणुहरु को excitation सम्बन्धित छैन। तातो सामाग्री बल्ब को फलस्वरूप चमक सुरु गर्दा आफ्नो अणुहरु एक उत्साहित अवस्थामा छन्। तिनीहरूले पनि कोठा तापमान मा कम्पन हुनत, यो विकिरण टाढाको इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रल क्षेत्रमा देखा परेको छ कि पर्याप्त छ। वृद्धि तापमान संग देखिने क्षेत्रमा विद्युत विकिरण को आवृत्ति फेरबदल। अर्कोतर्फ, आघात ट्यूब मा उदाहरणका लागि उत्पन्न जुन, धेरै उच्च तापमान मा, परमाणु टक्कर त बलियो इलेक्ट्रनों प्रकाश उत्सर्जन तिनीहरूलाई अलग र recombine छन्, हुन सक्छ। यस मामला मा, luminescence र गरमागरम अप्रभेद्य हुन्छन्।

फ्लोरोसेन्ट Pigments र रंजक,

तिनीहरूले अवशोषित पूरक छ जो स्पेक्ट्रम को भाग प्रतिबिम्बित रूपमा पारंपरिक Pigments र रंजक रंग छ। ऊर्जा को एक सानो भाग गर्मी मा परिवर्तित छ, तर एक महत्वपूर्ण उत्सर्जन हुन्छ। यदि तथापि, फ्लोरोसेन्ट रोगन प्रकाश एक विशेष क्षेत्र को दायरामा अवशोषित, यो फोटोन, विचार फरक फेंकना गर्न सक्नुहुन्छ। यो जो पराबैंगनी प्रकाश उदाहरणका लागि, देख्न सकिने मा रूपान्तरित गर्न सक्नुहुन्छ, रंग वा रोगन अणु भित्र प्रक्रियाहरु, नीलो प्रकाश को एक परिणाम रूपमा हुन्छ। यस्तो luminescence विधिहरू आउटडोर विज्ञापन र लुगा धुने पाउडर प्रयोग गरिन्छ। उत्तरार्द्ध मामला मा, "clarifier" सेतो प्रतिबिम्बित गर्न मात्र होइन, तर पनि नीलो मा पराबैंगनी विकिरण, रूपान्तरण गर्न compensating र सफेदी बढाने को पहेलो को ऊतक मा रहनेछ।

प्रारम्भिक अध्ययन

बिजुली अरूणोदय र fireflies र Fungi को नीरस आभा सधैं मानवजातिको गर्न ज्ञात गरिएको छ हुनत, पहिलो luminescence अध्ययन सिंथेटिक सामाग्री संग थाले, जब Vincenzo Kaskariolo alchemist र shoemaker बोलोग्ना (इटाली) को, 1603 मा G। बारियम सल्फेट को गर्म मिश्रण (फारममा barite, भारी spar) कोइला संग। ठंडा पछि प्राप्त पाउडर, रात नीलो luminescence उत्सर्जित, र यो सूर्यका गर्न पाउडर subjecting द्वारा पुनर्स्थापित गर्न सकिन्छ Kaskariolo देख्यौं। alchemists यो सुन मा आधार धातु बारी गर्न सक्षम छ भन्ने आशा राखेको हुनाले पदार्थ, "lapis सोलारिस" वा sunstone नाम थियो, प्रतीक जो सूर्य छ। Afterglow जो "प्रकाश को वाहक" अर्थ "फस्फोरस" सहित अवधिको धेरै वैज्ञानिकहरु दिने सामाग्री र अन्य नाम, को चासो, कारण छ।

आज नाम "फस्फोरस" को microcrystalline luminescent सामाग्री एक फस्फोर भनिन्छ गर्दा, केवल रासायनिक तत्व लागि प्रयोग गरिन्छ। "फसफोरस" Kaskariolo, जाहिर छ, बारियम sulfide थियो। क्याल्सियम sulfide को समाधान - पहिलो व्यावसायिक उपलब्ध फस्फोर (1870) एक "रंग Balmain" भयो। सबैभन्दा आधुनिक प्रविधि महत्त्वपूर्ण मध्ये एक - 1866 मा, यो पहिलो स्थिर जस्ता sulfide फस्फोर मा वर्णन गरिएको थियो।

एक 1672 मा अंग्रेजी वैज्ञानिक रबर्ट बयल, हुनत उहाँले यो प्रकाश को जीव रसायन मूल बारेमा थाहा, होइन, अझै सेट bioluminescent प्रणाली आधारभूत गुणहरू केही प्रदर्शन थियो काठ मासु र fireflies वा rotting मा प्रकट भएको छ जो luminescence, पहिलो वैज्ञानिक अध्ययन को:

• चमक चिसो;
• यो यस्तो रक्सी, हाइड्रोक्लोरिक एसिड र अमोनिया रूपमा रासायनिक एजेन्ट द्वारा दबेको गर्न सकिन्छ;
• विकिरण हावा पहुँच आवश्यक छ।

वर्ष 1885-1887 मा, यो fireflies देखि कच्चा अर्क पश्चिम भारतीय (pyrophorus) र क्लैम Foladi गर्दा उत्पादन हल्का मिश्रित कि अवलोकन थियो।

पहिलो प्रभावकारी chemiluminescent सामाग्री, यस्तो luminol रूपमा nonbiological कृत्रिम यौगिकों 1928 साल मा पत्ता थिए।

Chemi- र bioluminescence

रासायनिक प्रतिक्रिया, विशेष ओक्सीकरण प्रतिक्रिया मा जारी ऊर्जा, अधिकांश गर्मी को रूप छ। केही प्रतिक्रिया, तर chemiluminescence (सीएल) अघि अप उच्च स्तर, र फ्लोरोसेन्ट अणु मा इलेक्ट्रॉनों उतेजित गर्नु गर्न प्रयोग भागमा। अध्ययन सीएल एक विश्वव्यापी घटना छ, तर luminescence तीव्रता संवेदनशील डिटेक्टरों को प्रयोग आवश्यक त सानो छ भनेर देखाउँछ। त्यहाँ छन् तर, प्रदर्शनी कि जीवन्त सीएल को यौगिकों केही। सबै भन्दा राम्रो यी को ज्ञात जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड संग ओक्सीकरण मा एक मजबूत नीलो वा नीलो-हरियो हल्का उपज सक्नुहुन्छ luminol छ। र lucigenin lofin - सीएल-पदार्थ अन्य तागत। आफ्नो चमक सीएल तापनि तिनीहरू सबै प्रकाश मा रासायनिक ऊर्जा रूपान्तरण मा प्रभावकारी छन्, अर्थात्। K. कम अणु को 1% प्रकाश फेंकना भन्दा। 1960 मा यो अत्यधिक फ्लोरोसेन्ट खुशबूदार यौगिकों को उपस्थिति मा anhydrous सल्वैंट्स मा ऑक्सीकरण ओक्सालिकएसिड को esters, 23% को एक दक्षता संग उज्यालो प्रकाश फेंकना कि फेला परेन।

Bioluminescence इन्जाइमहरु द्वारा catalyzed chemiluminescence को एक विशेष प्रकार छ। यी प्रतिक्रिया को luminescence उत्पादन जो luciferin reactant प्रत्येक अणु राज्य उत्सर्जन प्रवेश अर्थ, 100% पुग्न सक्दैन। सबै ज्ञात आज bioluminescent प्रतिक्रिया हावा को उपस्थिति मा निरन्तर ओक्सीकरण प्रतिक्रिया catalyzed।

thermally उत्साहित luminescence

Thermoluminescence अर्थ थर्मल विकिरण तर प्रकाश उत्सर्जन सामाग्री, गर्मी द्वारा उत्तेजित छन् जो इलेक्ट्रॉनों बलियो। तिनीहरूले प्रकाश द्वारा उत्तेजित गरिएको थियो पछि Thermally luminescence केही खनिज र विशेष गरी क्रिस्टल phosphors अवलोकन उत्साहित।

photoluminescence

सामाग्री मा विद्युत चुम्बकीय विकिरण घटना को कार्य अन्तर्गत हुन्छ जो Photoluminescence, देख्न सकिने प्रकाश को दायरामा एक्स-रे र गामा विकिरण गर्न पराबैंगनी मार्फत गर्न सकिन्छ। luminescence मा, फोटोन द्वारा गराइएको, उत्सर्जित प्रकाश को तरङलम्बाइ गर्न साधारण बराबर वा ठूलो रोमाञ्चक को तरङलम्बाइ भन्दा (एम ई बराबर वा कम शक्ति।) छ। अणुहरु वा आयनों को कंपन मा आगमन ऊर्जा को परिवर्तन को कारण तरङलम्बाइ यो भिन्नता। कहिलेकाहीं, गहन लेजर बीम संग, उत्सर्जित प्रकाश छोटो तरङलम्बाइ हुन सक्छ।

को PL पराबैंगनी विकिरण द्वारा उत्तेजित गर्न सकिन्छ भन्ने तथ्यलाई, जर्मन भौतिक जोहान Ritter उहाँले phosphors स्पेक्ट्रम को बैजनी भाग को अदृश्य क्षेत्रमा झन्झन् चमक, र यसरी कि यूवी विकिरण खुलेको उल्लेख 1801. द्वारा पत्ता थियो। देखिने हल्का गर्न यूवी को रूपान्तरण ठूलो व्यावहारिक महत्व छ।

गामा र एक्स-रेज आयनीकरण प्रक्रिया द्वारा luminescence राज्य जसद्वारा luminescence हुन्छ इलेक्ट्रॉनों र आयनों को recombination, पछि गर्न phosphors, र अन्य स्फटिक सामाग्री उतेजित गर्नु। यसलाई प्रयोग रेडियोलजी प्रयोग fluoroscopy र scintillation काउन्टरहरू छ। पछिल्लो रेकर्ड र photomultiplier को सतह संग अप्टिकल सम्पर्क मा छ जो एक फस्फोर, संग लेपित एक डिस्क मा निर्देशित गर्ने गामा विकिरण मापन।

triboluminescence

जब यस्तो शर्करा, कुचल, देख्न सकिने स्पार्क रूपमा केही पदार्थ को क्रिस्टल। एउटै धेरै जैविक र अकार्बनिक पदार्थ अवलोकन छ। सकारात्मक र नकारात्मक बिजुली शुल्क उत्पन्न luminescence सबै यी प्रकार। को crystallization प्रक्रियामा यांत्रिक अलग सतहहरु द्वारा हाल उत्पादित। या त सीधा अणु को moieties बीच, कि त अलग सतह नजिकै वातावरण को luminescence को excitation मार्फत - प्रकाश उत्सर्जन त्यसपछि डिस्चार्ज द्वारा ठाउँ लिन्छ।

electroluminescence

thermoluminescence रूपमा, electroluminescence (ईएल), शब्द luminescence साधारण सुविधा विभिन्न प्रकारका समावेश जो प्रकाश उत्सर्जित छ जब ग्याँसहरु, तरल र ठोस सामाग्री मा एक बिजुली छुट्टी। 1752 मा Bendzhamin फ्रेंकलिन माहौल मार्फत बिजुली-गराइएको विद्युत छुट्टी को luminescence स्थापित। 1860 मा, छुट्टी दीपक पहिलो लन्डन को शाही समाजमा प्रदर्शन गरिएको थियो। त्यो कम दबाव मा एक उच्च भोल्टेज कार्बन डाइअक्साइड मार्फत छुट्टी एक उज्ज्वल सेतो ज्योति उत्पादन। आधुनिक फ्लोरोसेन्ट दीपक बिजुली छुट्टी दीपक द्वारा उत्तेजित electroluminescence र photoluminescence पारा अणुहरु को संयोजन आधारित छन्, तिनीहरूलाई द्वारा उत्सर्जित को पराबैंगनी विकिरण को फस्फोर मार्फत देखिने प्रकाश मा परिवर्तित छ।

ईएल कारण आयनों (र त्यसैले chemiluminescence एक प्रकारको) को recombination गर्न इलेक्ट्रोलीज बेला इलेक्ट्रोड मा अवलोकन। प्रकाश को luminescent जस्ता sulfide उत्सर्जन हुन्छ, पनि electroluminescence रूपमा उल्लेख गरिएको छ जो को पातलो तहहरू मा बिजुली क्षेत्र को प्रभाव अन्तर्गत।

हीरा, माणिक, क्रिस्टल फस्फोरस र केही जटिल प्लेटिनम नुन - सामाग्री को एक ठूलो संख्या त्वरित इलेक्ट्रॉनों को प्रभाव अन्तर्गत luminescence emits। cathodoluminescence पहिलो व्यावहारिक आवेदन - आस्टसीलस्कप (1897)। सुधारिएको स्फटिक phosphors प्रयोग समान स्क्रीन टीवी, radars, Oscilloscopes र इलेक्ट्रन सूक्ष्मदर्शी प्रयोग गरिन्छ।

रेडियो को

रेडियोधर्मी तत्व अल्फा कणहरु (हेलियम केन्द्रक), इलेक्ट्रॉनों र गामा रेज (एक उच्च-ऊर्जा विद्युत विकिरण) फेंकना गर्न सक्नुहुन्छ। विकिरण luminescence - यो रेडियोधर्मी पदार्थ द्वारा उत्तेजित एक आभा। जब अल्फा कण स्फटिक फस्फोर, को माइक्रोस्कोप सानो झिलमिलाना अन्तर्गत देखिने bombard। अंग्रेजी भौतिक प्रयोग गरेर यो सिद्धान्त अर्नेस्ट रदरफोर्डले, अणु एक केन्द्रीय कोर छ भनेर प्रमाणित गर्न। आत्म-चमकीले हेर्छ र अन्य उपकरण अंकन लागि प्रयोग रंग को आर एल आधारित छन्। तिनीहरूले फस्फोर र रेडियोधर्मी पदार्थ, उदाहरण ट्रिटियम वा रेडियम लागि समावेश। सूर्य मा रेडियोधर्मी प्रक्रियाहरू इलेक्ट्रॉनों र आयनों को स्थान विशाल जनता मा फेंकना: - प्रभावशाली प्राकृतिक luminescence को अरूणोदय बोरेलिस छ। तिनीहरूले धरती भेट्नुपर्छ गर्दा यसको geomagnetic क्षेत्र तिनीहरूलाई डंडे गर्न निर्देशन। वातावरण माथिल्लो पत्रहरु मा ग्याँस-छुट्टी प्रक्रियाहरू र एक प्रसिद्ध अरूणोदय सिर्जना गर्नुहोस्।

Luminescence: प्रक्रिया को भौतिक

excitation (690 एनएम र 400 एनएम बीच तरंग दैर्ध्य संग अर्थात्। ई) देखिने प्रकाश को उत्सर्जन कम से कम आइंस्टीन व्यवस्था मा निर्धारित छ जो ऊर्जा, आवश्यक छ। ई = hν = कोर्ट / λ: ऊर्जा (ई) को तरङलम्बाइ (λ) द्वारा विभाजित एक निर्वात (ग) मा प्रकाश (ν) वा यसको गति को आवृत्ति, ले गुणन, प्लैंक गरेको निरन्तर (घन्टा) बराबर छ।

तसर्थ, excitation लागि आवश्यक ऊर्जा 40 kilocalories (रातो लागि) 60 किलो कैलोरी (पहेंलो लागि), र 80 क्यालोरी (बैजनी गर्न) प्रति पदार्थ को mol देखि दायरा। ऊर्जा व्यक्त अर्को तरिका - वोल्ट इलेक्ट्रोन (1 eV = 1,6 × 10 ^-12 Erg) - 1.8 देखि 3.1 eV गर्न।

को excitation ऊर्जा एक उच्च एक यसको जमीन स्तर देखि हाम फाल्न कि luminescence लागि जिम्मेवार इलेक्ट्रॉनों हस्तान्तरण गरिएको छ। यी अवस्था क्वांटम मेकानिक्स को व्यवस्था द्वारा निर्धारित छन्। excitation विभिन्न संयन्त्र कि यो एकल परमाणु र अणुको, हुन्छ वा क्रिस्टल मा अणु संयोजन मा निर्भर गर्दछ। तिनीहरूले यस्तो इलेक्ट्रॉनों, सकारात्मक आयनों वा फोटोन रूपमा त्वरित कणहरु, को कार्य द्वारा सुरु गर्दै हुनुहुन्छ।

अक्सर, को excitation ऊर्जा विकिरण एक इलेक्ट्रन उठाउनु आवश्यक भन्दा एकदम उच्च छ। उदाहरणका लागि, फस्फोर luminescence क्रिस्टल टेलिभिजन स्क्रीन, कैथोड इलेक्ट्रॉनों वोल्ट 25,000 को मतलब शक्ती संग उत्पादन। तैपनि, फ्लोरोसेन्ट प्रकाश को रंग कण ऊर्जा लगभग स्वतन्त्र छ। यो क्रिस्टल ऊर्जा केन्द्र को उत्साहित राज्य को स्तर प्रभावित छ।

फ्लोरोसेन्ट दीपक

luminescence हुन्छ कारण जो कणहरु, - अणुहरु वा अणुहरुलाई यो बाहिरी इलेक्ट्रॉनों। फ्लोरोसेन्ट दीपक, पारा अणु जस्ता एक उच्च स्तर दुई बाहिरी इलेक्ट्रॉनों एक उठाने, ऊर्जा 6.7 eV वा थप प्रभाव अन्तर्गत संचालित छ। जमीन अवस्थामा यसको फर्केका ऊर्जा मा फरक 185 एनएम को एक तरङलम्बाइ संग पराबैंगनी प्रकाश रूपमा उत्सर्जित छ। आधार र अर्को स्तर बीच संक्रमण उत्पादन पराबैंगनी विकिरण 254 एनएम, जो बारी मा, अन्य फस्फोर जनन देखिने प्रकाश उतेजित गर्नु सक्नुहुन्छ मा।

यो विकिरण कम दबाव पारा वाष्प (10 ^-5 वातावरण) मा प्रयोग मा विशेष तीव्र छ ग्याँस छुट्टी दीपक कम दबाव को। यसरी इलेक्ट्रन ऊर्जा लगभग 60% मा परिवर्तित छ एक monochromatic यूवी प्रकाश।

उच्च दबाव मा, फ्रिक्वेन्सी बढ्छ। स्पेक्ट्रा अब 254 एनएम को एक स्पेक्ट्रल लाइन समावेश, र विकिरण ऊर्जा विभिन्न इलेक्ट्रोनिक स्तर अनुरूप को स्पेक्ट्रल रेखाहरू देखि वितरण गरिएको छ: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 र 578 एनएम। उच्च दबाव पारा दीपक रातो प्रकाश मा विकिरण को भाग बदलन गर्दा एक फस्फोर प्रयोग गरेर परिणाम सेतो उत्तेजित गर्दछ को रूप मा, देखिने 405-546 एनएम नीलो-हरियो हल्का देखि रोशनी लागि प्रयोग गरिन्छ।

ग्याँस अणु उत्साहित हुँदा, आफ्नो luminescence स्पेक्ट्रा व्यापक बैंड देखाउन; मात्र इलेक्ट्रनों स्तर उच्च ऊर्जा तर सम्पूर्ण मा अणुहरु को साथ उत्साहित vibrational र rotational गति बढाएर छैन। किनभने अणु को vibrational र rotational ऊर्जा 10 ^-2 र 10 ^-4 को संक्रमण शक्ती, जो एक दल को अलि फरक तरङलम्बाइ घटक को एक अधिकता परिभाषित सम्म थप्न को हो यो। ठूलो अणु धेरै अतिव्यापी स्ट्रिप्स, संक्रमण प्रत्येक प्रकार को लागि एउटा छ। समाधान मा विकिरण अणु advantageously कि उत्साहित अणु र विलायक अणुहरुलाई एक अपेक्षाकृत ठूलो नम्बरको अन्तरक्रिया कारण ribbonlike। अणु मा, आणविक orbitals को luminescence बाहिरी इलेक्ट्रॉनों संलग्न भएको अणुहरु जस्तै।

प्रतिदीप्ति र phosphorescence

यी सर्तहरू luminescence अवधिको आधारमा प्रतिष्ठित गर्न सकिँदैन मात्र, तर पनि उत्पादन यसको विधि द्वारा। एक इलेक्ट्रन जो यसलाई सजिलै जमीन फिर्ता गर्न सक्नुहुन्छ therein 10 ^-8 को, कार्यकाल एक singlet राज्य गर्न उत्साहित हुन्छ, पदार्थ प्रतिदीप्ति रूपमा यसको ऊर्जा emits। संक्रमण दौरान, स्पिन परिवर्तन गर्दैन। आधारभूत र उत्साहित अमेरिका यस्तै बाहुल्य छ।

इलेक्ट्रोन तथापि, एक उच्च ऊर्जा स्तर ( "एक उत्साहित triplet राज्य" भनिन्छ) आफ्नो फिर्ता उपचार संग गर्न खडा गर्न सकिन्छ। क्वांटम मेकानिक्स मा, triplet राज्य बाट singlet गर्न संक्रमण निषेधित, र यसैले, आफ्नो जीवन को समय धेरै। तसर्थ, यस मामला मा luminescence धेरै लामो अवधि हो: वहाँ phosphorescence छ।