Lumineszcencia

A lumineszcencia a fény keletkezésének egyik formája.

Különbözik a fénykibocsátás másik formájától a hőmérsékleti sugárzástól, amit minden az abszolút nulla foknál magasabb hőmérsékletű test bocsát ki. Ennek a termikus eredetű elektromágneses sugárzásnak a hőmérséklettől függően lehet a látható fény tartományába eső komponense is.

A nem termikus eredetű fénykibocsátást nevezzük lumineszcenciának.

Érdekességek

A lumineszcencia kifejezést Eilhard Wiedemann^[1] vezette be 1888-ban a latin lumen (világosság) és -escere (a kezdőigék jele) szóból.^[2]

Antoine Henri Becquerel a lumineszcencia sugárzással kapcsolatos kísérletei során – 1896. márciusában – véletlenül fedezte fel a radioaktív sugárzást. Becquerel uránsók lumineszcenciáját vizsgálta, amikor azt tapasztalta, hogy a fiókba helyezett, fekete papírba csomagolt uránsó – tehát fény besugárzás nélkül is – megfeketítette a fényképezőlemezt. Az észlelt sugárzást eleinte röntgensugárzásnak vagy hosszú időtartamú foszforeszkálásnak gondolta. A röntgensugárzást nem sokkal korábban – 1895. novemberében – fedezte fel Wilhelm Conrad Röntgen. Hosszas kísérletezés után bizonyosodott be, hogy egy új fajta sugárzásról van szó.^[3]

A lumineszcencia folyamata

Egy atomi vagy molekuláris rendszer többféle folyamat – elektromosan töltött részecskékkel való ütközés, kémiai reakció, előzetes fénybesugárzás stb. – következtében kerülhet az energiaállapotát tekintve az alapállapothoz képest magasabb energiájú gerjesztett állapotba. Ebből az állapotból szintén többféle folyamat során juthat vissza az alapállapotba, ezeket szemléletesen illusztrálja a Jablonski-diagram. Lumineszcenciáról beszélünk, ha a két energiaszint közötti energiakülönbséget a rendszer a gerjesztést követően 0,1 ns-nál hosszabb idő múlva foton formájában sugározza ki. Ennél az időnél rövidebb időn belül fényemisszióra vezető folyamatokat összefoglaló néven szórásnak nevezik.

Lumineszcencián belül megkülönböztethetjük a fluoreszcenciát és a foszforeszcenciát.

A lumineszcencia alkalmazása

A lumineszcencia sugárzás vizsgálata a kvalitatív és kvantitatív spektroszkópiai analízis fontos területe. A lumineszcencia sugárzás jellemzői – az összintenzitás, a sugárzás hullámhossz szerinti eloszlása, a folyamat időbelisége, a lumineszcencia fény polarizációja, kvantumhatásfoka stb. – az atomok, molekulák energiaszint-rendszerével, tulajdonságaival, annak változásaival kapcsolatosak. A sugárzás tanulmányozása lehetővé teszi a molekulán belüli és a molekulák közötti kölcsönhatások vizsgálatát.

Lumineszkáló anyaggal számos helyen találkozhatunk különféle jelzések formájában (műszerek skálája, biztonsági útjelzők, kezelőszervek stb.)

A lumineszcencia fajtái

A gerjesztéstől függően a lumineszcencia következő típusai ismertek:

Biolumineszcencia – élő organizmusoktól eredő fényjelenség
Kemolumineszcencia – kémiai reakciókból eredő fényjelenség
- Elektrokémiai lumineszcencia – elektrokémiai reakciókból eredő fényjelenség
Kristallolumineszcencia – kristályosodáskor keletkező fényjelenség
Elektrolumineszcencia – áram által okozott fényjelenség
- Katódlumineszcencia – elektronsugár által létrehozott lumineszkálás
Mechanolumineszcencia – mechanikai behatás által keletkező lumineszkálás
- Fraktolumineszcencia – kristályban lévő kötések felbomlásakor
- Piezolumineszcencia – bizonyos szilárd anyagok nyomásakor keletkező lumineszkálás^[4]
- Tribolumineszcencia – anyagok karcolása, dörzsölése, eltörése során keletkező fényjelenség
Fotolumineszcencia – fény abszorbeálása után keletkező fénykibocsátás
- Fluoreszkálás – abszorpció után azonnali fénykibocsátás
- Foszforeszkálás – abszorpció után késleltetett fénykibocsátás
Radiolumineszcencia – ionizálás hatására keletkező fénykibocsátás
Szonolumineszcencia – hang hatására folyadékban keletkező fény
Termolumineszcencia – hő hatására keletkező fény az abszorbeált fényből
Cserenkov-sugárzás – gyorsuló töltések elektromágneses sugárzást bocsátanak ki, melynek van látható fény része is.

Jegyzetek

↑ A Brief History of Fluorescence and Phosphorescence before the Emergence of Quantum Theory Bernard Valeur and Mrio N. Berberan-Santos J. Chem. Educ., 2011, 88 (6), pp 731–738 doi:10.1021/ed100182h
↑ Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 93. o. ISBN 963 8334 96 7
↑ Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete
↑ Piezoluminescence phenomenon N. A. Atari Physics Letters A Volume 90, Issues 1-2, 21 June 1982, Pages 93-96 doi:10.1016/0375-9601(82)90060-3

Irodalom

Erostyák János-Kozma László: Általános Fizika III. kötet: Fénytan. (hely nélkül): Dialóg Campus kiadó. 2003. 526–530. o.

További információk

[1] A Brief History of Fluorescence and Phosphorescence before the Emergence of Quantum Theory Bernard Valeur and Mrio N. Berberan-Santos J. Chem. Educ., 2011, 88 (6), pp 731–738 doi:10.1021/ed100182h

[2] Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 93. o. ISBN 963 8334 96 7

[3] Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete

[4] Piezoluminescence phenomenon N. A. Atari Physics Letters A Volume 90, Issues 1-2, 21 June 1982, Pages 93-96 doi:10.1016/0375-9601(82)90060-3

[1]

[2]

[3]

[4]