Luminaria: tippi, i metudi è appricazzioni. Thermally luminaria stimulate - ciò chì hè sta?

A luminescenza hè l'emissioni di luce da certi materiali in un statu relativamente friddu. Hè diffferenti di a radiazionazioni di corpi calduri, per esempiu furmazioni di legnu o di carbone, ferru fustu è u filatu, croscuti da corrente elettrica. L'emission di luminescenza hè osservata:

• In lampi fluoriscenti è neonu, televisioni, radar e scrini di fluoroscopi;
• In sustanzi sustanciosu, cum'è luminol o luciferin in fireflies;
• In certi pigmenti usatu in publicità outdoor;
• Cû tondeliu è l'aurora borealis.

In tutti questi fenomeni, a radiazione di u lume ùn hè micca u risultatu di calà la materia prima di a temperatura di l'ambienti, perchè chjamatu frid temperature. U valuru praticatu di i materiali luminiscenti si trova in a so capacità di trasfurmà e forme invisibile di energia in radiazione visibile.

Sources and process

U fenomenu di luminescenza si trova com'è u risultatu di l'assicuranza di l'energia da u materiale, per esempiu, da una fonte di radiavi ultraviole o di raghizza, raghji di l'elettroni, reazzione chimica, ecc. Questa si conduce l'atomi di a materia in un statu eccitatu. Perchè hè inestabile, u materiale torna à u so statu originale, è l'energia assubbia hè liberata in forma di lumera è / o calore. Solu l'elettroni esterni sò impauriti in u prucessu. L'efficacezza di a luminescenza dipende da u gradu di cunversione di energia di e excitazioni à u lume. U numaru di materiali cù efficienza bè di u usu praticali hè pocu nicu.

Luminescenza è incandescence

L'excitazione di a luminescenza ùn hè micca debbutu à l'excitazione di l'atomi. Quandu i materiali caliani cumincienu à brilgiatu cù u risultatu di incandescence, i so atomi sò in un statu cusì cusì. Ancu anu vittutu in a temperatura di l'ambienti, questu hè abbastanza chì a radiazione succede in a regione infrared a distanza di l'spettru. Cù a temperatura creciente, a frequenza di a radiazzioni elettromagnetica cambia à a regione visibile. Per d 'altra banda, à tempurite assai altissima, chì sò creati, per esempiu, in i canali di chocchi, e colisazioni di l'atomi pò esse cusì forte chì l'elettroni si separanu d'elli è recombine, emettenu u lume. In questu casu, a luminescenza è l'incandescenza diventenu micca indistinutu.

Pigmenti fluorescenti è tinturi

I pigmenti è tinglii tradiziunali sò u culore, postu chì riflettenu quella parte di u spettru chì cumplementa à l'assorbutu. Una piccula parte di l'energia hè cunvertisce in u calore, ma ùn si trova radiazione noteviliata. Sì, però, u pigmentu luminiscenti assuciava a luz di ghjurnale in una certa parte di u spettru, puderà emettà pettini chì sò diffirenti di i riflussi. Questu hè com'è u risultatu di i prucessi di a molècula di pigmentu o pigmentu, a causa di quale l'ultravviu pò esse cunvertisce in visibile, per esempiu, u pilu urdu. Tali metudi di luminescenza sò usati in publicità outdoor è in pagliatura lavorante. In questu casu, u "clarificatore" resta in u tessulu ùn solu per riflettà u biancu, ma ancu per cunvertisce a radiavi ultraviolet in u celu, cumpensà a praticità è a crescita bianchissima.

Ricerca iniziale

Eppuru u lampu, i luci di u luci di u luci di luciflies è i funghi sò sempre cunnisciuti da l'umanità, i primi studii di luminescenza inizenu cù material sinteticu, in u 1603 Vincenzo Cascariolo, un alchemistu è un sabbalu di Bologna (Italia), calvedi una misura di barium sulphate (barite, Sparta pisanti) cù carbone. Pozzu assicuratu da a rinfrescante, a notte hà emitu un brileniu blu, è Cascariolo hà cunsideratu chì pò esse restauratu per esse l'ogliu à u sole. A sustancia era chjamata "lapis solaris", o un sunstone, perchè l'alchimiste anu spiranza chì puderia turnà metalli in oru, u simbulu di quale hè u sole. U successu hà suscitatu l'intiressi di assai scientisti di u periodu chì dettu u materiale è altri nomi, cumprese "fosforu", chì significa "traspurtadore di luce".

Oghje u nome "fòsru" hè adupratu solu per un elementu chimicu, mentri a materia luminiscenti microcristaline sò chjamati fosforu. "Fosfru" Cascariu, apparentemente era barium sulphide. U primu fossoru cummercialamentu dispunibile (1870) era "a pintura di Balmain" - una suluzioni di calcium sulphide. In u 1866, u primu fossoru stabile da u sulfur di zincu fù scrittu - unu di i più impurtanti in a tecnulugia muderna.

Unu di i primi studi scientifica di luminescenza, manifestazioni in a decadenza di u legnu o di carne è di luci di luci, hè statu fattu in u 1672 da u scientistu inglese Robert Boyle, chì, anchi si ùn sapia micca di l'urigginamentu bioquimicu di sta luci, hà ancu stabilitu un pocu di e pussibuli basi di sistemi bioluminiscenti:

• U radiolu hè friddu;
• Pò esse suppressi da quelli chì aghjuntemu cum'è l'alcool, l'acidu di u cloru è l'ammonia;
• A radiazione hè bisognu di accessu à l'aria.

In u 1885-1887 hè stata nutata chì i straiuti pruduli ottenuti di u focu di u focu indi (foglia fugliale di fasgiolu) è di i moluschi di salamu, quandu u fugliale, pruduci u lume.

I primi materiali chimiluministichi effittiva eranu compoti sintetici non-biologici, cum'è luminol, scupertu in u 1928.

Chemi e bioluminescenza

A maiò parte di l'energia sparata in riazzione chimica, in particulari i reazzione di oxidazione, hà a furma di calore. In certi reazzione, parò, parti di questu hè usatu per spite l'elettroni à nivellu più altu è in molculate fluorescente di prima di l'iniziu di chimiluminescenza (CL). I studii indican chì CL hè un fenomenu univirsivu, anche si a intensità di luminescenza hè cusì picca chì esige l'utilizazione di detectore sensitivi. Ci hè ancu alcune composte chì dimostranu un CL brillanti. U più famosu di queste hè luminol, chì, quandu oxidatu cù perossu di l'idrogenu, pò pruduce un'identità azurra forte o blu-verde. Altri sustegnu forti di crescita sò lucigenin è lofin. Malgradu u lustru di i so CL, no tutti sò effittivamenti in cunvertazione di l'energia chimica in luce, perchè menu di u 1% di e molécule emettenu lumera. Nta l'anni 1960 hè stata truvata chì l'esteresi di l'acidu di l'oxalicu oxidatu in i solventi anhydruus in a presenza di i composti aromatiici assai fluoriscenti emettenu lumicità chjucu cù una efficienza di u 23%.

A bioluminescenza hè un tipu speziale di CL catalitatu da i enzimi. U rendiment di luminescenza di ei reaczioni pò ghjunghje 100%, chì significa chì ogni molecule di u luciferin riflettente passa in un statu radatuali. Ogni riunioni bioluminiscenti chjamati oghje sò catalizati da e reazzioni di l'oxidazione in a presenza di l'aria.

Luminescenza stimulating Thermally

A Thermoluminescence ùn significa micca a radiazioni termale, ma l'amplifikazzjoni di l'emissione lustru di i materiali chì anu cume l'elettroni sò smariti da u calore. A luminescenza stimulantata termale hè osservata in parechji minerali, è sopratuttu in cristallofosforesi dopu chì anu stimatu da a luce.

Photoluminescence

A Photoluminescenza, chì si trova sottu a influenza di l'incidenza radiali elettromagnettica nantu à a sustancia, pò esse realizatu in u rigistru da a luci visibile per a ultravviore à ragiò raghia è radiazione gamma. In luminecenza causata da i fotoni, a longa onda di a lumera emissione hè, com'è regula, uguaginu o più grande ca a lonxitude d'onda di l'excitante (ie, energia iguale o minima). Questa difesa di u largu d'onda larga hè duvuta à a trasfurmazioni di l'energia ingressu à i vibrazzioni di l'atomi o i io. A volte, cù una intensa esposizione à un raghju laser, a luz emessa pò esse una onda più longa.

U fattu chì u PL pò esse entusiasciatu da a radiazzia ultravioletta fù scupertu per u fisicu Germanu Johann Ritter in u 1801. Note chì i fosfori brillanu à u regnu invisibule sottu à a parte viulita di u spettru, è cusì scupriu a radiazioni UV. A trasfurmazioni di u UV in luci visibili hè di grande impurtanza pratica.

Gamma è X-raffici aduprendu i fosfori cristallini è altre materii à u statu di luminescenza da un prucessu di ionizazione seguitatu da a recombinazione di l'electroni è i io, per questu quella luminecenza si trova. Trova u pianu in i fluoroscopi utilizati in i diagnostichi di raghji X è in cunti di scintillazioni. L'ultima discoglie è misurà a radiazione gamma diretta à un discu revestitu cù un fosforu chì hè in cuntattu otticu cù a superficie di u fotomultiplitru.

Tribuluminescenza

Quandu i cristiani di qualchi sustanziu, per esempiu, u zuccheru, sò strufinati, i chispieri sò visibili. U stessu hè osservatu in molti sustanzi ingannuli è inorganici. Tutti sti tipi di luminescenza sò generati da i tariffi elettrici pusitivi è negattivi. L'ultimi sò pruduciati da a spluta meccanica di e superfici è in u prucessu di cristalizazioni. A radiazione da u luminu si trova per una altazione - o direttamente, trà fragments of molecules, o per l'excitazioni di a luminescenza di l'atmosfera vicinu à a superficia separata.

Electroluminescenza

Cum'è a termuluminiscenza, u termine Elettroluminiscenza (EL) includenu tipi di luminescenza, a funzione cumuni di quale hè chì a luz hè radiata da a descarga in gasi, liquidi è sòidi. In u 1752, Benjamin Franklin stabbilìu a luminescenza di u lampu, causatu da una vertenza electricu per l'atmosfera. In u 1860, un prugramma a lucale fù manifestatu per a prima volta in a Royal Society di Londra. Pruducia luminu biancu bellu lampatu chì altitudine voltage hè statu purtatu à purtassi à u dibitu di carbonu in pressione bassa. Lampi fluorescenti muderni sò basati nantu à una cumminazzioni di l'elettroluminiscenza è a fotoluminiscenza: l'atomu di mercuri in una lametta sò animati da un scurdate electricu, a radiazione ultraviolette emitata da elli hè cunvertisce in luci visibili per mezu di un fosforu.

EL osservatu in l'elettrodi in u sferimentu di l'elettrolisi hè duvuta à una recombinazione iunia (perciò hè un tipu di chimiluminiscenza). Sutta l'influenza di un campu in u laser in capelli lumi di sulfur di luminescente, u lume hè emitatu, chì hè ancu chjamatu electroluminescenza.

Un gran numaru di materiali emettenu bellu fiat unu di l'influenza di l'electroni accelerrati - diamanti, rubini, fòsculus cristaline è certi sales di platinu complexi. A primu applicazione pratica di cathodoluminescenza hè l'oscilloscope (1897). Pantellidi simili cù fosfori cristallini migliore sò usati in TV, radar, oscilloscopes è microsculi elettroni.

Radioluminescenza

Elementi radiuattivi ponu emettenu particleti alfa (nuclei di elfinu), elettroni è ragi gamma (radiazioni elettromagnettichi d'alta energia). A luminescenza di a radiazione hè una luminescenza friduna da una sustanza radiactiva. Quandu a partalla alfa hè stata bummardata da u fòsforu cristaline, u so simplicitore hè vistutu sottu u microscope. Stu principiu hè statu usatu da u fisicu inglese Ernest Rutherford per pruvà chì l'atomu hà un core cintrali. Pinturas autumustriali, usati per fittizze di vigilazione è altri strumenti, operate nantu à a basa di u radar. Hè custruitu un fosforu è un sustanciosu radiactivo, per esempiu tritium o radiu. Impincipente luminescenza naturali hè a luci nordici: i prucessi radiactivi in u sole poveranu massi enormi di iri elettroni è ioni in u spaziu. Quandu si avvicinavanu a Terra, u so campu geomagneticu u dirighjanu à i persi. U prucessi di scorsu gasu in i capi superiore di l'ambienti creanu u famosu luci polari.

Luminescenza: a fisica di u prucessu

L'emissione di luci visibili (per esempiu, cù e longhi d'onda trà 690 nm è 400 nm) precisa una energia d'excitazioni, u minimu di quale hè determinata da a lege di Einstein. L'energia (E) hè uguali à u Planck constant (h) multiplicatu da a freccia light (ν) o da a so velocità in vacuum (s) divisa da a lonxitude d'onda (λ): E = hν = hc / λ.

Cusì, l'energia necessaria per l'excitazioni dista da 40 kilocalorii (per red) à 60 kilocalorii (per u giallu) è 80 kilocalorii (per viole) per mole di sustanza. Un'altra manera di espressioni energia - attraversu volti elettroni (1 eV = 1.6 × 10 ^-12 ergs) - da 1,8 à 3,1 eV.

L'energia di e excitazione hè trasferita à l'elettroni rispunsevule di luminezia, chì sanu da u so livellu bàsicu di l'energia à u più altu. Sti stati sò determinate da e lege di a meccanica quantum. E dispusitivi di l'excitazioni solu di se ose in atomi è moléculi singuli, in cumminzioni di molèculi o in un cristal. Anu iniciati da l'accionamentu di particelli accelerrati, cum'è elettroni, ioni pusitivi o fotoni.

Spessu l'energia di e excitazione hè moltu più altu chì necessariu d'elevà l'elettore à u livellu di radiazione. Per esempiu, u cristaline di i cristalli di fosfate in i pantioni di televisiò hè produced by cathode electrons with average energies of 25,000 volt electron. In ogni casu, u culore di u lume fluoriscente hè casi indipendenti da l'energia di i particuli. Hè affettatu da u livellu di u statu alivucutu di l'energia di i centri cristalline.

Lampi fluorescenti

Li particeddi, a causa di cui si sviluppa luminescenza, sò l'elettroni di l'atomu o molécule. In lampu fluoriscente, per esempiu, un atomu di mercuri hè eccitatu sottu a influenza di l'energia 6,7 eV o più, righjunente unu di i dui elettroni esterni à un nivellu più altu. Dopu u so ritornu à u statu di terra, a diffirenza di energia hè radiata in a forma di lattice ultraviolet cù una lonxitude d'onda di 185 nm. A transizione trà un altru livellu è a basa basa l'urradione ultraviolet à 254 nm, chì, à u mumentu, pò esaltà altre luminufori chì cumincianu a luci visibili.

Sta radiazioni hè particularmente intensa à pressure di vapore di mercury (10 ^-5 atmosferesi) in a lampada di discharge lamp . Hè cusì u 60% di l'energia elettronica hè cunvertita in lume monocromaticu UV.

À pressioni elevati, a frequenza aumenta. L'ispettru ùn hè micca stallatu di una sola linea spettrali di 254 nm, è l'energia di a radiazione hè distribuita nantu à i linii sprutivi chì currisponde à i niveli elettroni è 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 è 578 nm. Lampi di mercuri d'alta pressionazione sò usati per l'illuminazione, chì 405-546 nm ciùranu à u viscuvidu u blu-verde, è quandu una parte di a radiazione hè transformata in russa a luci cun l'aiutu di un fosforu, u risultatu hè biancu.

Quandu e molè di gasul circulate, i so spectra di luminescenza vede broad bandi; Ùn sò solu l'elettroni risanciati à nivuli d'energia superiore, ma à u stessu tempu i mutivi vibratorii è rotacioni di l'atomi in generale sò animati. Hè perchè l'energetica vibracionale è rotazione di i moléculas sò 10 ^-2 è 10 ^-4 da l'energia di a transizione, chì si cumprendi per fassi uni settitude di largate d'onda distinti chì ponenu una banda. In molleculi più maiori, ci sò parechji bandei superposizione, unu per ogni tipu di transizione. A radiazzioni di molleculi in a suluzione hè principarmenti simili di ribbon, chì hè causatu da l'interazzione di un moltu relativamente numeru di moluccette ecciteghja cù molè di solvente. In molèculi, cum'è in l'atomi, l'elettroni esterni di l'orbitali molecular participanu in luminescenza.

Fluoriscenza è fosforizata

Issi termini ponu esse distintu micca solu basatu nantu a durata di luminaria, ma dinù da u so metudu di pruduzzioni. Quandu un Emissio hè impauriti à un statu singlet cun tenure truvava 10 ^-8 s, da u quali si pò facirmenti di vultà à a terra, u bè emetti so energia cum'è virdi. Duranti lu passaggiu, u lingual mucosa ùn cambia. stati Basic e tic hannu un multiplicità listessu.

Emissio, però, si pò risuscitatu à un livellu energia supiriuri (chiamatu "un tic triplet statu") cù i so cure daretu. In micànica quantistica, u transitions da u statu triplet à l 'singlet interdetti, è dunque, u tempu di a so vita assai di più. Per quessa, u luminaria in issu casu hè assai più longu termine: ci hè phosphorescence.