Εισαγωγή

φθορισμός φωταύγεια πόλωση βαφής

Η διάρκεια ζωής της ηλεκτρονικά διεγερμένης κατάστασης των μορίων είναι 10 -8 -10 -9 s. Μετά από αυτό, το μόριο επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση, έχοντας ξοδέψει πρόσθετη ενέργεια με μη ακτινοβολούμενο τρόπο στις δονητικές κινήσεις των πυρήνων και στις μεταφορικές κινήσεις γειτονικών μορίων, δηλ. σπαταλώντας το με τη μορφή θερμότητας. Αλλά αυτή η ενέργεια μπορεί επίσης να απελευθερωθεί με τη μορφή ενός εκπεμπόμενου φωτονίου. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φωταύγεια. Ανάλογα με τη μέθοδο διέγερσης του μορίου - φως, ηλεκτρική ενέργεια, χημικές αντιδράσεις, θέρμανση κ.λπ. - διάκριση μεταξύ φωτο-, ηλεκτρο-, χημειο- ή θερμοφωταύγειας. Μας ενδιαφέρει περισσότερο η φωτοφωταύγεια, που συνήθως ονομάζεται φθορισμός.

Νόμοι του φθορισμού

Το φάσμα φθορισμού είναι η εξάρτηση της έντασης του εκπεμπόμενου φωτός από την ενέργεια φωτονίων: Εγώ fl =f(h)ή ΦΑ().Αλλά συνήθως στην ορατή και την υπεριώδη περιοχή απεικονίζεται η εξάρτηση της έντασης του φωτός φθορισμού από το μήκος κύματος:

φθορισμός φωταύγεια πόλωση βαφής

Εγώ fl = f().

Με Νόμος Στόουκς, το φάσμα φθορισμού μετατοπίζεται σε μεγαλύτερα μήκη κύματος σε σύγκριση με το φάσμα απορρόφησης. Αυτή η μετατόπιση ονομάζεται μετατόπιση Stokes. Αντανακλά την απώλεια μέρους της ενέργειας διέγερσης λόγω της θερμικής διάχυσης. Αλλά συχνά τα φάσματα φθορισμού επικαλύπτονται εν μέρει με τα φάσματα απορρόφησης φωτός (και με τα φάσματα διέγερσης φθορισμού). Στην περιοχή επικάλυψης, που ονομάζεται anti-Stokes (Εικ. 1), η ενέργεια των εκπεμπόμενων φωτονίων είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια των απορροφούμενων κβαντών. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται πρόσθετη ενέργεια από τη δονητική ενέργεια των μορίων όταν, ως αποτέλεσμα της ακτινοβολίας, συμβαίνει μια μετάβαση σε ένα χαμηλότερο υποεπίπεδο δόνησης από αυτό από το οποίο απορροφήθηκε το φωτόνιο (Εικ. 2).

Ρύζι. 1.

Ο κανόνας του Kashδηλώνει ότι σε διαλύματα, οι μεταπτώσεις ακτινοβολίας συμβαίνουν, κατά κανόνα, από τα κατώτερα υποεπίπεδα δόνησης των μονών ή τριπλών διεγερμένων επιπέδων. Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη διάρκεια ζωής της διεγερμένης κατάστασης των 10 -8 -10 -9 s, όλες οι δονητικές-περιστροφικές μεταβάσεις έχουν χρόνο να συμβούν (η τυπική διάρκειά τους είναι 10 -13 -10 -12 s). Μπορούμε να πούμε ότι τη στιγμή που εκπέμπεται το φωτόνιο, το μόριο «ξεχνά» σε ποιο υποεπίπεδο είχε διεγερθεί. Να γιατί το φάσμα φθορισμού δεν εξαρτάται από το μήκος κύματος του συναρπαστικού φωτός.

Ρύζι. 2. Σχέδια μετάβασης μεταξύ ηλεκτρονικών δονήσεων κατά τη διάρκεια φθορισμού Stokes (α) και αντι-Stokes (β), όταν, ως αποτέλεσμα μιας μετάβασης σε ένα χαμηλότερο υποεπίπεδο δόνησης, η ενέργεια του εκπεμπόμενου κβαντικού είναι υψηλότερη από την ενέργεια του απορροφούμενου ποσοστό

Με Ο κανόνας του Λεβσίν, τα φάσματα φθορισμού που απεικονίζονται σε κλίμακα συχνότητας (ενέργειες φωτονίων) είναι κατοπτρικά συμμετρικά ως προς τη ζώνη απορρόφησης μακρών κυμάτων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι αποστάσεις μεταξύ των υποεπιπέδων δόνησης και οι πιθανότητες μετάβασης σε αυτά για μόρια στο διεγερμένο Η κατάσταση είναι παρόμοια με αυτή της θεμελιώδους κατάστασης.Ο λόγος για αυτό είναι το γεγονός ότι κατά τις ηλεκτρονικές μεταβάσεις της τάξης των 10 -15 s, οι θέσεις των πυρήνων δεν έχουν χρόνο να αλλάξουν, καθώς οι τυπικές περίοδοι των ταλαντώσεων τους είναι δύο έως τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερο - περίπου 10 -13 -10 -12 δευτ. Επομένως, σύμφωνα με την αρχή Franck-Condon, τα φωτόνια απορρόφησης και εκπομπής οφείλονται στα ίδια υποεπίπεδα δόνησης.

Η κβαντική απόδοση φθορισμού είναι ο λόγος του αριθμού των εκπεμπόμενων κβάντων προς τον αριθμό των απορροφούμενων:

= n fl /n απορρόφηση

Τιμή 0< < 1, γιατί εκτός από την εκπομπή φωτονίων, υπάρχουν και άλλοι τρόποι για να χρησιμοποιηθεί η ενέργεια διέγερσης: μπορεί να μεταφερθεί σε άλλα μόρια, να καταναλωθεί σε χημικές αντιδράσεις ή να διαλυθεί με τη μορφή θερμότητας.

Συμφωνώς προς ο νόμος του Βαβίλοφ, στην περιοχή Stokes, η κβαντική απόδοση φθορισμού των σύνθετων μορίων σε διαλύματα δεν εξαρτάται από το μήκος κύματος του συναρπαστικού φωτός.

Η ένταση φθορισμού των αραιωμένων διαλυμάτων είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των φθοριοχρωμάτων. Πράγματι, σε αραιά διαλύματα με χαμηλή οπτική πυκνότητα D=cl < 0,05

Εγώ fl = Κ Ι απορρόφηση = Κ Ι 0 (1-T) = K I 0 (1 -10 -ΡΕ ) 2,3 k I 0 ΡΕ,

Οπου κ- το κλάσμα της ακτινοβολίας φθορισμού που εισέρχεται στον φωτοανιχνευτή. Αυτό επιτρέπει στον φθορισμό να καθορίσει την ποσότητα του φθοριούχου και τις αλλαγές του υπό διάφορες επιρροές. Για να μετρήσετε ποσοτικά τη συγκέντρωση ενός φθορίου, χρησιμοποιήστε μια καμπύλη βαθμονόμησης:

c = c std (ΕΓΩ fl /ΕΓΩ std ),

όπου ο δείκτης «std» αναφέρεται στο πρότυπο διάλυμα βαθμονόμησης.

Η έννοια της «φωταύγειας» περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά φαινόμενα. Υπάρχουν διάφορα συστήματα για την ταξινόμηση τους.

Στην αναλυτική χημεία, η μοριακή φωτοφωταύγεια χρησιμοποιείται συχνότερα. Ανάλογα με τη φύση του εδάφους και τις διεγερμένες καταστάσεις του μορίου, χωρίζεται σε φθορισμό και φωσφορισμό.

Κύρια χαρακτηριστικά και μοτίβα φωταύγειας

Τα κύρια χαρακτηριστικά της φωταύγειας είναι:

· φάσμα διέγερσης,

· φάσμα εκπομπής(φάσμα φωταύγειας),

· κβαντικές και ενεργειακές αποδόσεις,

· πόλωση, Διάρκεια Ζωήςκαι τα λοιπά.

Φάσμα διέγερσης φωταύγειας(φθορισμός, φωσφορισμός) - εξάρτηση της έντασης του εκπεμπόμενου φωτός ενός σταθερού μήκους κύματος από το μήκος κύματος ή άλλο χαρακτηριστικό κύματος του συναρπαστικού φωτός.

Με τη διέγερση ενός μορίου μιας ουσίας με φως με μήκος κύματος που αντιστοιχεί στο lmax του φάσματος διέγερσης, είναι δυνατό να ληφθεί φθορισμός με μέγιστη ένταση. Σε αραιά διαλύματα, το φάσμα διέγερσης φθορισμού συμπίπτει με το φάσμα απορρόφησης της ουσίας.

Φάσμα φωταύγειας- εξάρτηση της έντασης του εκπεμπόμενου φωτός από το μήκος κύματός του για ένα σταθερό μήκος κύματος συναρπαστικού φωτός.

Στον πίνακα Ο Πίνακας 21.1 δείχνει τις κύριες ιδιότητες που είναι εγγενείς στα φάσματα φωταύγειας.

Βασικές ιδιότητες των φασμάτων φωταύγειας

Κβαντική απόδοση(ονομασία V kv, Q, f) - αναλογία του αριθμού των εκπεμπόμενων φωτονίων προς τον αριθμό των απορροφούμενων

Παραγωγή ενέργειας(V en) - αναλογία της ενέργειας του εκπεμπόμενου φωτός προς την ενέργεια του απορροφούμενου φωτός

Υπάρχει η ακόλουθη σχέση μεταξύ Vkv και Ven

Δεδομένου ότι συνήθως χρησιμοποιείται n< n погл, то В эн < В кв

Η κβαντική απόδοση της φωταύγειας δεν εξαρτάται από το l exc έως ένα ορισμένο l, που βρίσκεται στην περιοχή όπου τα φάσματα απορρόφησης και εκπομπής επικαλύπτονται και μετά μειώνεται απότομα. Η ενεργειακή απόδοση εξαρτάται από το l exc: στην αρχή αυξάνεται σε ευθεία αναλογία σε l εκτός, τότε σε ένα ορισμένο διάστημα δεν αλλάζει την τιμή του, μετά από το οποίο μειώνεται απότομα ( ο νόμος του Βαβίλοφ).

Επίδραση διαφόρων παραγόντων στην ένταση φθορισμού των διαλυμάτων

Η φωταύγεια και, ειδικότερα, ο φθορισμός επηρεάζονται πολύ περισσότερο από διάφορους παράγοντες παρά από την απορρόφηση φωτός. Η ένταση του φθορισμού εξαρτάται από:

· φύση της ύλης;

· συγκέντρωση μιας ουσίας σε διάλυμα;

· συνθήκες στις οποίες βρίσκεται η φθορίζουσα ουσία(θερμοκρασία, διαλύτης, pH, παρουσία άλλων ουσιών στο διάλυμα που μπορεί να επηρεάσουν τον φθορισμό).

Φύση της ουσίας

Οι ανόργανες ενώσεις (με εξαίρεση ορισμένες ενώσεις ουρανίου και λανθανιδίου) συνήθως δεν μπορούν να φθορίσουν στο διάλυμα. Ταυτόχρονα, υπάρχουν πολλές φθορίζουσες ουσίες μεταξύ των οργανικών ενώσεων.

Απαραίτητη(αλλά όχι επαρκής!) προϋπόθεση για τη φωτοφωταύγεια είναι η ικανότητα μιας ουσίας να απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην υπεριώδη ή ορατή περιοχή. Τυπικά, ουσίες με έντονο φθορισμό έχουν ένα μακρύ σύστημα συζευγμένων δεσμών. Οι πιο κοινές φθορίζουσες ουσίες βρίσκονται μεταξύ των αρωματικών ενώσεων. Η εισαγωγή υποκαταστατών που δότες ηλεκτρονίων στον δακτύλιο βενζολίου αυξάνει την ικανότητα της ουσίας να φθορίζει. Για παράδειγμα, πολλές φαινόλες και αρωματικές αμίνες παρουσιάζουν έντονο φθορισμό. Εισαγωγή υποκαταστατών που αποσύρουν ηλεκτρόνια, με κάποιες εξαιρέσεις, μειώνει τον φθορισμό. Βαριά άτομα αλογόνου(Br, I) αυξάνουν τον ρυθμό μετατροπής διασυστημικής διέλευσης και, επομένως, μείωση της κβαντικής απόδοσης φθορισμού. Ωστόσο, η εισαγωγή βαρέων αλογόνων αυξάνει την ικανότητα της ουσίας να φωσφορίζει. Η ικανότητα μιας ουσίας να φθορίζει στο διάλυμα αυξάνεται με τη συμπύκνωση των αρωματικών δακτυλίων και την αύξηση της «ακαμψίας» του μορίου. Για παράδειγμα

Συγκέντρωση ουσίας

Η σχέση μεταξύ της έντασης του φθορισμού και της συγκέντρωσης της φθορίζουσας ουσίας στο διάλυμα είναι πιο περίπλοκη από αυτή μεταξύ της απορρόφησης φωτός και της συγκέντρωσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η διαδικασία ακτινοβολίας είναι δευτερεύουσα και εξαρτάται από την προηγούμενη διαδικασία απορρόφησης φωτός.

Ας εξετάσουμε την απλούστερη περίπτωση, όταν υπάρχει μόνο μία φθορίζουσα ουσία στο διάλυμα.

Ετσι:

Επομένως, η σχέση μεταξύ της έντασης του φθορισμού και της συγκέντρωσης της φθορίζουσας ουσίας δεν είναι γραμμική.

Η λειτουργία μπορεί να επεκταθεί σε μια σειρά Maclaurin

Εάν το προϊόν (οπτική πυκνότητα του διαλύματος) είναι μικρό, τότε

Ετσι, σε χαμηλές οπτικές πυκνότητες(στο l χωρίς) Η εξάρτηση της έντασης του φθορισμού από τη συγκέντρωση μπορεί να θεωρηθεί γραμμική, το οποίο χρησιμοποιείται στην ποσοτική ανάλυση. Σε υψηλότερες τιμές του Α, η εξάρτηση της έντασης του φθορισμού από τη συγκέντρωση γίνεται πιο περίπλοκη και αποκλίνει από τη γραμμικότητα. Στο A = 0,01, η απόκλιση από τη γραμμικότητα είναι 1%, 0,05 - 5%. 0,5 - περίπου 35% (Εικ. 21,4).

Ρύζι. 21.4. Σχέση μεταξύ της έντασης φθορισμού και της οπτικής πυκνότητας του διαλύματος

1) υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον απλοποιημένο τύπο I = KC. 2) πραγματικό

Η επίδραση της οπτικής πυκνότητας ενός διαλύματος στην ένταση του φθορισμού ονομάζεται " εφέ εσωτερικού φίλτρου" Αυτή η επίδραση οφείλεται σε δύο λόγους:

· απορρόφηση συναρπαστικού φωτός, ως αποτέλεσμα του οποίου τα σωματίδια που βρίσκονται πιο μακριά από την πηγή ακτινοβολίας θα λαμβάνουν λιγότερη συναρπαστική ακτινοβολία.

· απορρόφησηαπλά σωματίδια ύλης ακτινοβολία, που εκπέμπονται από άλλα σωματίδια της ίδιας ουσίας.

Φωτεινότητα είναι η εκπομπή φωτός από ορισμένα υλικά όταν είναι σχετικά κρύα. Διαφέρει από την ακτινοβολία θερμών σωμάτων, όπως ο άνθρακας, ο λιωμένος σίδηρος και το σύρμα που θερμαίνεται με ηλεκτρικό ρεύμα. Παρατηρείται εκπομπή φωταύγειας:

• σε λαμπτήρες νέον και φθορισμού, τηλεοράσεις, ραντάρ και οθόνες φθορισμού.
• σε οργανικές ουσίες όπως η λουμινόλη ή η λουσιφερίνη στις πυγολαμπίδες.
• σε ορισμένες χρωστικές που χρησιμοποιούνται στην υπαίθρια διαφήμιση.
• με κεραυνούς και βόρειο σέλας.

Σε όλα αυτά τα φαινόμενα, η εκπομπή φωτός δεν προκύπτει από τη θέρμανση του υλικού πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου, γι' αυτό και ονομάζεται ψυχρό φως. Η πρακτική αξία των φωταυγών υλικών έγκειται στην ικανότητά τους να μετατρέπουν αόρατες μορφές ενέργειας σε

Πηγές και διαδικασία

Το φαινόμενο της φωταύγειας εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της απορρόφησης ενέργειας από ένα υλικό, για παράδειγμα, από πηγή υπεριώδους ή ακτινοβολίας ακτίνων Χ, δέσμες ηλεκτρονίων, χημικές αντιδράσεις κ.λπ. Αυτό προκαλεί διέγερση των ατόμων της ουσίας. Επειδή είναι ασταθές, το υλικό επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση και η απορροφούμενη ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή φωτός ή/και θερμότητας. Μόνο τα εξωτερικά ηλεκτρόνια εμπλέκονται στη διαδικασία. Η απόδοση της φωταύγειας εξαρτάται από το βαθμό μετατροπής της ενέργειας διέγερσης σε φως. Ο αριθμός των υλικών με επαρκή απόδοση για πρακτική χρήση είναι σχετικά μικρός.

Φωτεινότητα και πυράκτωση

Η διέγερση της φωταύγειας δεν σχετίζεται με τη διέγερση των ατόμων. Όταν τα θερμά υλικά αρχίζουν να λάμπουν ως αποτέλεσμα της πυράκτωσης, τα άτομά τους βρίσκονται σε διεγερμένη κατάσταση. Αν και δονούνται ήδη σε θερμοκρασία δωματίου, αυτό είναι αρκετό για να εμφανιστεί η ακτινοβολία στην μακρινή υπέρυθρη περιοχή του φάσματος. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η συχνότητα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μετατοπίζεται στην ορατή περιοχή. Από την άλλη πλευρά, σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, όπως αυτές που δημιουργούνται σε σωλήνες κρούσης, οι συγκρούσεις μεταξύ των ατόμων μπορεί να είναι τόσο ισχυρές ώστε τα ηλεκτρόνια να διαχωρίζονται από αυτά και να ανασυνδυάζονται, εκπέμποντας φως. Σε αυτή την περίπτωση, η φωταύγεια και η πυράκτωση γίνονται δυσδιάκριτες.

Φωτεινές χρωστικές και βαφές

Οι συμβατικές χρωστικές και οι βαφές έχουν χρώμα επειδή αντανακλούν εκείνο το τμήμα του φάσματος που είναι συμπληρωματικό με το απορροφούμενο μέρος. Ένα μικρό μέρος της ενέργειας μετατρέπεται σε θερμότητα, αλλά δεν εμφανίζεται αξιοσημείωτη ακτινοβολία. Εάν, ωστόσο, μια φωτεινή χρωστική ουσία απορροφά το φως της ημέρας σε ένα συγκεκριμένο μέρος του φάσματος, μπορεί να εκπέμπει φωτόνια διαφορετικά από αυτά που ανακλώνται. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα διεργασιών εντός του μορίου της βαφής ή της χρωστικής μέσω των οποίων το υπεριώδες φως μπορεί να μετατραπεί σε ορατό φως, όπως το μπλε φως. Τέτοιες μέθοδοι φωταύγειας χρησιμοποιούνται στην υπαίθρια διαφήμιση και σε σκόνες πλυσίματος. Στην τελευταία περίπτωση, το «λαμπρυντικό» παραμένει στο ύφασμα όχι μόνο για να αντανακλά το λευκό, αλλά και για να μετατρέψει την υπεριώδη ακτινοβολία σε μπλε, αντισταθμίζοντας το κίτρινο χρώμα και ενισχύοντας τη λευκότητα.

Πρώιμη έρευνα

Αν και οι αστραπές, το βόρειο σέλας και η αμυδρή λάμψη των πυγολαμπίδων και των μανιταριών ήταν πάντα γνωστά στην ανθρωπότητα, οι πρώτες μελέτες της φωταύγειας ξεκίνησαν με ένα συνθετικό υλικό όταν ο Vincenzo Cascariolo, ένας αλχημιστής και τσαγκάρης από τη Μπολόνια της Ιταλίας, θέρμανε ένα μείγμα βαρίου. θειικό (σε μορφή βαρίτη, βαρύ σπαρ) με άνθρακα. Η σκόνη, αφού κρυώσει, έδωσε μια γαλαζωπή λάμψη τη νύχτα και ο Cascariolo παρατήρησε ότι αυτό θα μπορούσε να αποκατασταθεί εκθέτοντας τη σκόνη στο φως του ήλιου. Η ουσία ονομάστηκε lapis solaris, ή ηλιολιθίαση, επειδή οι αλχημιστές ήλπιζαν ότι θα μπορούσε να μετατρέψει τα μέταλλα σε χρυσό, που συμβολίζεται από τον ήλιο. Η λάμψη προκάλεσε το ενδιαφέρον πολλών επιστημόνων της περιόδου, οι οποίοι έδωσαν στο υλικό άλλα ονόματα, συμπεριλαμβανομένου του «φωσφόρου», που σημαίνει «φορέας φωτός».

Σήμερα η ονομασία «φώσφορος» χρησιμοποιείται μόνο για το χημικό στοιχείο, ενώ τα μικροκρυσταλλικά φωταύγεια υλικά ονομάζονται φώσφοροι. Ο "φώσφορος" του Cascariolo ήταν προφανώς θειούχο βάριο. Ο πρώτος εμπορικά διαθέσιμος φώσφορος (1870) ήταν το "Balmain paint" - ένα διάλυμα θειούχου ασβεστίου. Το 1866, περιγράφηκε ο πρώτος σταθερός φώσφορος από θειούχο ψευδάργυρο - ένας από τους πιο σημαντικούς στη σύγχρονη τεχνολογία.

Μία από τις πρώτες επιστημονικές μελέτες της φωταύγειας που εμφανίζεται σε σάπιο ξύλο ή σάρκα και σε πυγολαμπίδες πραγματοποιήθηκε το 1672 από τον Άγγλο επιστήμονα Robert Boyle, ο οποίος, αν και δεν γνώριζε τη βιοχημική προέλευση αυτού του φωτός, εντούτοις καθιέρωσε μερικές από τις βασικές ιδιότητες της βιοφωταύγειας. συστήματα:

• κρύα λάμψη?
• μπορεί να κατασταλεί από χημικούς παράγοντες όπως το αλκοόλ, το υδροχλωρικό οξύ και η αμμωνία.
• Η ακτινοβολία απαιτεί πρόσβαση στον αέρα.

Το 1885-1887, παρατηρήθηκε ότι ακατέργαστα εκχυλίσματα που ελήφθησαν από πυγολαμπίδες της Δυτικής Ινδίας και μαλάκια folada παρήγαγαν φως όταν αναμειγνύονταν.

Τα πρώτα αποτελεσματικά υλικά χημειοφωταύγειας ήταν μη βιολογικές συνθετικές ενώσεις όπως η λουμινόλη, που ανακαλύφθηκαν το 1928.

Χημεία και βιοφωταύγεια

Το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που απελευθερώνεται στις χημικές αντιδράσεις, ιδιαίτερα στις αντιδράσεις οξείδωσης, είναι με τη μορφή θερμότητας. Σε ορισμένες αντιδράσεις, ωστόσο, μέρος του χρησιμοποιείται για τη διέγερση των ηλεκτρονίων σε υψηλότερα επίπεδα και σε φθορίζοντα μόρια πριν εμφανιστεί η χημειοφωταύγεια (CL). Η έρευνα δείχνει ότι το CL είναι ένα παγκόσμιο φαινόμενο, αν και η ένταση της φωταύγειας μπορεί να είναι τόσο χαμηλή ώστε να απαιτείται η χρήση ευαίσθητων ανιχνευτών. Υπάρχουν, ωστόσο, ορισμένες ενώσεις που εμφανίζουν φωτεινό CL. Η πιο γνωστή από αυτές είναι η λουμινόλη, η οποία όταν οξειδωθεί με υπεροξείδιο του υδρογόνου μπορεί να παράγει ένα έντονο μπλε ή μπλε-πράσινο φως. Άλλες ισχυρές ουσίες CL είναι η λουσιγενίνη και η λοφίνη. Παρά τη φωτεινότητα του CL τους, δεν είναι όλα αποτελεσματικά στη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε φως, αφού λιγότερο από το 1% των μορίων εκπέμπουν φως. Στη δεκαετία του 1960, ανακαλύφθηκε ότι οι εστέρες οξαλικού οξέος που οξειδώνονται σε άνυδρους διαλύτες παρουσία αρωματικών ενώσεων υψηλής φθορισμού εκπέμπουν έντονο φως με απόδοση έως και 23%.

Η βιοφωταύγεια είναι ένας ειδικός τύπος CL που καταλύεται από ένζυμα. Η απόδοση φωταύγειας τέτοιων αντιδράσεων μπορεί να φτάσει το 100%, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε μόριο της λουσιφερίνης που αντιδρά περνά σε κατάσταση εκπομπής. Όλες οι γνωστές σήμερα αντιδράσεις βιοφωταύγειας καταλύονται από αντιδράσεις οξείδωσης που συμβαίνουν παρουσία αέρα.

Θερμικά διεγερμένη φωταύγεια

Θερμοφωταύγεια δεν σημαίνει ακτινοβολία θερμοκρασίας, αλλά ενίσχυση της ακτινοβολίας φωτός από υλικά των οποίων τα ηλεκτρόνια διεγείρονται από τη θερμότητα. Θερμικά διεγερμένη φωταύγεια παρατηρείται σε ορισμένα ορυκτά και κυρίως σε κρυσταλλικούς φωσφόρους αφού έχουν διεγερθεί από το φως.

Φωτοφωταύγεια

Η φωτοφωταύγεια, η οποία παράγεται από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που προσπίπτει σε μια ουσία, μπορεί να παραχθεί από το ορατό φως έως τις υπεριώδεις έως τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γάμμα. Στην προκαλούμενη από φωτόνια φωταύγεια, το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτός είναι τυπικά ίσο ή μεγαλύτερο από το διεγερτικό μήκος κύματος (δηλαδή ίσο ή μικρότερη ενέργεια). Αυτή η διαφορά στο μήκος κύματος προκαλείται από τη μετατροπή της εισερχόμενης ενέργειας σε δονήσεις ατόμων ή ιόντων. Μερικές φορές, όταν η δέσμη λέιζερ εκτίθεται έντονα, το εκπεμπόμενο φως μπορεί να έχει μικρότερο μήκος κύματος.

Το γεγονός ότι το PL μπορεί να διεγείρεται από την υπεριώδη ακτινοβολία ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό φυσικό Johann Ritter το 1801. Παρατήρησε ότι οι φώσφοροι έλαμπαν έντονα στην αόρατη περιοχή πέρα ​​από το ιώδες τμήμα του φάσματος, και έτσι ανακάλυψε την υπεριώδη ακτινοβολία. Η μετατροπή της υπεριώδους ακτινοβολίας σε ορατό φως έχει μεγάλη πρακτική σημασία.

Σε υψηλή πίεση η συχνότητα αυξάνεται. Τα φάσματα δεν αποτελούνται πλέον από μία μόνο φασματική γραμμή στα 254 nm, αλλά η ενέργεια εκπομπής κατανέμεται σε φασματικές γραμμές που αντιστοιχούν σε διαφορετικά ηλεκτρονικά επίπεδα: 303, 313, 334, 366, 405, 436, 546 και 578 nm. Για φωτισμό χρησιμοποιούνται λαμπτήρες υδραργύρου υψηλής πίεσης, καθώς τα 405-546 nm αντιστοιχούν στο ορατό γαλαζοπράσινο φως και όταν μέρος της ακτινοβολίας μετατρέπεται σε κόκκινο φως χρησιμοποιώντας φώσφορο, το αποτέλεσμα είναι λευκό.

Όταν τα μόρια αερίου διεγείρονται, τα φάσματα φωταύγειας τους εμφανίζουν ευρείες ζώνες. όχι μόνο ανεβαίνουν τα ηλεκτρόνια σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας, αλλά και οι δονητικές και περιστροφικές κινήσεις των ατόμων στο σύνολό τους διεγείρονται ταυτόχρονα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι δονητικές και περιστροφικές ενέργειες των μορίων είναι 10 -2 και 10 -4 των μεταβατικών ενεργειών, οι οποίες, όταν προστεθούν, σχηματίζουν πολλά ελαφρώς διαφορετικά μήκη κύματος που συνθέτουν μια ζώνη. Σε μεγαλύτερα μόρια υπάρχουν πολλές αλληλοκαλυπτόμενες ζώνες, μία για κάθε τύπο μετάβασης. Η εκπομπή μορίων σε ένα διάλυμα είναι κατά κύριο λόγο σαν ταινία, η οποία προκαλείται από την αλληλεπίδραση ενός σχετικά μεγάλου αριθμού διεγερμένων μορίων με μόρια διαλύτη. Στα μόρια, όπως και στα άτομα, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια των μοριακών τροχιακών συμμετέχουν στη φωταύγεια.

Φθορισμός και φωσφορισμός

Αυτοί οι όροι μπορούν να διακριθούν όχι μόνο με βάση τη διάρκεια της λάμψης, αλλά και με τη μέθοδο παραγωγής της. Όταν ένα ηλεκτρόνιο διεγείρεται σε μια απλή κατάσταση με χρόνο παραμονής 10 -8 s, από την οποία μπορεί εύκολα να επιστρέψει στη βασική κατάσταση, η ουσία εκπέμπει την ενέργειά της με τη μορφή φθορισμού. Κατά τη μετάβαση, η περιστροφή δεν αλλάζει. Το έδαφος και οι διεγερμένες καταστάσεις έχουν παρόμοια πολλαπλότητα.

Ένα ηλεκτρόνιο, ωστόσο, μπορεί να ανυψωθεί σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο (που ονομάζεται «διεγερμένη τριπλέτα κατάσταση») αντιστρέφοντας το σπιν του. Στην κβαντομηχανική, οι μεταβάσεις από τριπλές καταστάσεις σε μονήρες καταστάσεις απαγορεύονται και, ως εκ τούτου, η διάρκεια ζωής τους είναι πολύ μεγαλύτερη. Επομένως, η φωταύγεια σε αυτή την περίπτωση έχει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια: παρατηρείται φωσφορισμός.