فسفرسانس و فلوئورسانس

فسفرسانس و فلوئورسانس پدیده هایی هستند که در آن ها یک ماده خاص که به طور عام به آن فسفر گفته می شود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئی یا غیر مرئی یا حرارت، تحریک شده و این انرژی را در خود ذخیره می کند و سپس آن را را به صورت طیفی از امواج مرئی در طول مدت زمانی منتشر می کند.

تفاوت آن ها در اختلاف زمانی بین این دو دریافت و تابش یا به عبارت دیگر دوام تابش است. در فسفرسانس تحریک طولانی تر و تشعشع طولانی تری داریم و در فلوئورسانس تحریک کوتاه تر و تشعشع کوتاه تری داریم.

در فلوئورسانس که نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است تابش آنی است و تقریبا بلافاصله بعد از قطع نور تمام می شود. در حالی که در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نیز تا مدتی به تابش ادامه می دهد که مقدار مدت آن بسته به ماده مورد استفاده می تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بکشد.
چگونه فلوئورسانس یا فسفرسانس نور را جذب می کنند و نور با طول موج دیگری را منتشر می کنند چه ویژگی در این مواد باعث این خاصیت می شود؟

بسیاری از سیستم های شیمیایی،فوتولومینانس هستند. لومینانس (luminescence) در لغت به معنای تابناک یا شب‌تابی است، بدین معنی که این سیستم ها یا مولکول ها می‌توانند تابش الکترومغناطیس را جذب کنند و به وسیله‌ی آن برانگیخته شوند.

منظور از برانگیختگی آن است که الکترون هایی از یک لایه با ظرفیت، یا الکترون هایی که در پیوند بین اتم ها در مولکول شرکت دارند، انرژی مربوط به تابش الکترومغناطیس را جذب کرده و به سطوح انرژی بالاتر بروند.

وقتی الکترونی به سطح انرژی بالاتر می‌رود، ناپایدار است و تمایل دارد آن انرژی را که گرفته، پس داده و به حالت قبل خود برگردد. وقتی الکترون به حالت پایدار خود برمی‌گردد، انرژی پس داده را به صورت انرژی تابشی از خود نشر می‌کند. طول موج این تابش یا برابر طول موج تابشی است که به وسیله‌ی آن برانگیخته شده بوده یا از آن کوتاه تر است. به هر حال این عمل را فوتولومینسانس گویند.

دو نوع فوتولومینسانس وجود دارد که عبارتند از فسفرسانس و فلوئورسانس. در فلوئورسانس برانگیختگی میان دو تراز اصلی با انرژی های E1,E2 اتفاق می افتد که جابجایی بین آن ها کاملا آزاد است. الکترون با دریافت انرژی، بر انگیخته شده و به تراز E2 می رود و پس از ۸ تا ۱۰ ثانیه دوباره به تراز اول بر می گردد و فوتونی با انرژی E2-E1 تابش می کند در فلوئورسانس، اتم یا مولکول بلافاصله بعد از جذب تابشی که آن را برانگیخته کرده و بلافاصله بعد از این که آن تابش قطع شد، شروع به تابش می‌کند.

اما در فسفرسانس، معمولا یک مدت زمان کوتاهی بین قطع تابش برانگیخته کننده، و شروع تابش نشر شده به وسیله سیستم، وجود دارد. یعنی بلافاصله بعد از این که تابش برانگیخته کننده را قطع کردیم، الکترون به وضعیت اولش باز نمی‌گردد.

به خاطر شرایط خاص این تراز، انتقال الکترون از آن به سایر ترازها ممنوع و احتمال آن بسیار کم است. بنابراین چنان چه الکترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه پایدار بیفتد، آن جا می ماند تا زمانی که به طریقی دیگر مجددا برانگیخته شود و به تراز E2 برگردد؛ این اتفاق می تواند تحت تاثیر جنبش های گرمایی اتم ها یا مولکول های مجاور و یا برانگیختگی نوری روی دهد اما احتمال وقوع آن بسیار کم است به همین دلیل چنین الکترون هایی تا مدت ها در تراز میانی می مانند (بسته به ساختار اتمی ماده و شرایط محیطی دارد) و همین عامل تاخیر در باز تابش بخشی از انرژی دریافت شده است.