Най-важното от урока
Луминесценция е излъчване на "студена светлина", породена от поглъщане на енергия и последващото ѝ излъчване като фотони.
Основни видове според начина на възбуждане:
Основни видове според начина на възбуждане:
- Фотолуминесценция (от светлина): флуоресцентни бои, светещи в тъмното стикери (фосфоресценция).
- Електролуминесценция (от електричество): LED дисплеи и лампи.
- Хемилуминесценция (от химична реакция): светещи пръчици (glow sticks).
- Биолуминесценция (химична реакция в организми): светулки, светещи гъби.
Луминесценцията е излъчване на светлина, което не се дължи на висока температура, затова се нарича "студено светене". Процесът включва три етапа:
- Частиците на веществото (атоми, молекули) поглъщат енергия.
- Преминават във възбудено енергийно състояние.
- При връщане в основното си състояние излъчват погълнатата енергия като светлина (фотони).
Веществата, които могат да луминесцират, се наричат луминофори.
Полярните сияния са пример за луминесценция, при която частици от слънчевия вятър възбуждат атоми в земната атмосфера, които след това излъчват светлина.
Защо светлината от нажежена жичка на лампа не е луминесценция?
Светлината от нажежена жичка е топлинно излъчване, т.е. резултат е от високата температура на жичката. Луминесценцията е излъчване, което не е пряко свързано с температурата.
Това е луминесценция, възбудена от поглъщане на светлина (фотони). Често веществото поглъща невидима ултравиолетова светлина и излъчва видима светлина.
Според продължителността на светене след спиране на облъчването бива:
- Флуоресценция: Краткотрайно светене, което спира веднага щом източникът на светлина се премахне.
- Фосфоресценция: Дълготрайно светене, което продължава известно време след премахване на източника на светлина.
Флуоресцентните маркери съдържат багрила, които поглъщат UV светлина от околната среда и я излъчват като ярка, видима светлина, което ги прави да изглеждат "сияещи". Светещите в тъмното играчки са пример за фосфоресценция.
Ако осветите банкнота с UV лампа и защитните знаци светнат, но изгаснат веднага щом спрете лампата, какъв вид луминесценция наблюдавате?
Наблюдавате флуоресценция, защото светенето е краткотрайно и зависи пряко от наличието на възбуждаща (UV) светлина.
Това е луминесценция, причинена от преминаването на електричен ток през вещество или от силно електрично поле.
Светодиодите (LED) са най-често срещаният пример. Електричният ток, преминаващ през полупроводников материал, кара електроните да излъчват фотони (светлина). Това е много енергийно ефективен процес.
При тръбните (флуоресцентни) лампи процесът е двустепенен:
- Електрическият ток възбужда живачни пари, които излъчват UV светлина (електролуминесценция).
- Специално покритие (луминофор) по вътрешността на тръбата поглъща UV светлината и излъчва видима светлина (фотолуминесценция/флуоресценция).
Защо LED лампите са по-енергийно ефективни от лампите с нажежаема жичка?
LED лампите преобразуват електрическата енергия директно в светлина (електролуминесценция) с минимални загуби на топлина. Лампите с нажежаема жичка първо нагряват жичка до много висока температура, като по-голямата част от енергията се губи като топлина, а не светлина.
Хемилуминесценция е излъчване на светлина в резултат на химична реакция.
Биолуминесценция е вид хемилуминесценция, която протича в живи организми (светулки, някои гъби, морски обитатели).
Химическите "светещи пръчици" (glow sticks) работят на принципа на хемилуминесценцията. Светенето на светулките се дължи на биолуминесценция - химична реакция с участието на веществото луциферин и ензима луцифераза.
Каква е основната разлика между хемилуминесценция и биолуминесценция?
Биолуминесценцията е просто специфичен случай на хемилуминесценция, който се осъществява в живи организми. И при двата процеса светлината е продукт на химична реакция.
Задачи за упражнение
Лесна: Към кой вид луминесценция спадат светещите стрелки на часовник, които "се зареждат" от светлина и след това светят в тъмното?
Това е фосфоресценция, защото материалът поглъща светлинна енергия, когато е на светло, и продължава да я излъчва бавно за дълъг период от време в тъмното.
Средна: В криминалистиката използват веществото луминол, което при контакт с желязото в кръвта започва да свети в синьо. Какъв е начинът на възбуждане на тази луминесценция?
Начинът на възбуждане е химична реакция. Следователно, това е пример за хемилуминесценция.
Трудна: Обяснете защо някои дълбоководни риби светят. Какъв вид луминесценция е това и какво е еволюционното предимство от нея в среда без слънчева светлина?
Светенето на дълбоководните риби е пример за биолуминесценция. То се дължи на химични реакции в техните организми. В пълната тъмнина на океанските дълбини, способността да произвеждат светлина им дава предимства като: привличане на плячка, комуникация с други индивиди от същия вид, плашене на хищници или камуфлаж.
