La fluorescencia y la fosforescencia son dos mecanismos que emiten luz o ejemplos de fotoluminiscencia. Sin embargo, los dos términos no significan lo mismo y no ocurren de la misma manera. Tanto en fluorescencia como en fosforescencia, las moléculas absorben luz y emiten fotones con menos energía (más tiempo longitud de onda), pero la fluorescencia ocurre mucho más rápidamente que la fosforescencia y no cambia la dirección de giro de Los electrones.
Así es como funciona la fotoluminiscencia y una mirada a los procesos de fluorescencia y fosforescencia, con ejemplos familiares de cada tipo de emisión de luz.
La fotoluminiscencia ocurre cuando las moléculas absorben energía. Si la luz provoca excitación electrónica, las moléculas se llaman emocionado. Si la luz provoca excitación vibracional, las moléculas se llaman caliente. Las moléculas pueden excitarse al absorber diferentes tipos de energía, como la energía física (luz), la energía química o la energía mecánica (por ejemplo, fricción o presión). La absorción de luz o fotones puede hacer que las moléculas se calienten y exciten. Cuando están excitados, los electrones se elevan a un nivel de energía más alto. A medida que vuelven a un nivel de energía más bajo y más estable, se liberan fotones. Los fotones se perciben como fotoluminiscencia. Los dos tipos de fotoluminiscencia ad fluorescencia y fosforescencia.
En fluorescencia, la luz de alta energía (longitud de onda corta, alta frecuencia) es absorbida, pateando un electrón a un estado de energía excitado. Por lo general, la luz absorbida está en la gama ultravioleta, El proceso de absorción ocurre rápidamente (en un intervalo de 10-15 segundos) y no cambia la dirección del giro del electrón. La fluorescencia ocurre tan rápido que si apaga la luz, el material deja de brillar.
El color (longitud de onda) de la luz emitida por la fluorescencia es casi independiente de la longitud de onda de la luz incidente. Además de la luz visible, también se libera luz infrarroja o IR. La relajación vibratoria libera luz IR aproximadamente 10-12 segundos después de la radiación incidente es absorbida. La desexcitación al estado fundamental de los electrones emite luz visible e IR y ocurre aproximadamente 10-9 segundos después de que se absorbe la energía. La diferencia en la longitud de onda entre los espectros de absorción y emisión de un material fluorescente se llama Turno de Stokes.
Las luces fluorescentes y los letreros de neón son ejemplos de fluorescencia, al igual que los materiales que brillan bajo una luz negra, pero dejan de brillar una vez que se apaga la luz ultravioleta. Algunos escorpiones serán fluorescentes. Brillan mientras una luz ultravioleta proporciona energía, sin embargo, el exoesqueleto del animal no protégelo muy bien de la radiación, por lo que no debes mantener una luz negra encendida durante mucho tiempo para ver un escorpión resplandor. Algunos corales y hongos son fluorescentes. Muchos rotuladores también son fluorescentes.
Como en fluorescencia, un material fosforescente absorbe luz de alta energía (generalmente ultravioleta), haciendo que los electrones se muevan a un estado de mayor energía, pero la transición de regreso a un estado de menor energía ocurre mucho más lentamente y la dirección del giro del electrón puede cambio. Los materiales fosforescentes pueden parecer que brillan durante varios segundos hasta un par de días después de que se apaga la luz. La razón por la que la fosforescencia dura más que la fluorescencia es porque los electrones excitados saltan a un nivel de energía más alto que la fluorescencia. Los electrones tienen más energía que perder y pueden pasar tiempo a diferentes niveles de energía entre el estado excitado y el estado fundamental.
Un electrón nunca cambia su dirección de giro en fluorescencia, pero puede hacerlo si las condiciones son correctas durante la fosforescencia. Este giro puede ocurrir durante la absorción de energía o después. Si no se produce un giro de giro, se dice que la molécula está en un estado singlete. Si un electrón sufre un giro, voltea un estado triplete está formado Los estados triples tienen una larga vida útil, ya que el electrón no caerá a un estado de menor energía hasta que vuelva a su estado original. Debido a este retraso, los materiales fosforescentes parecen "brillar en la oscuridad".
Los materiales fosforescentes se utilizan en miras de armas, brillar en las estrellas oscurasy pintura utilizada para hacer murales de estrellas. El elemento fósforo brilla en la oscuridad, pero no por fosforescencia.