Најважније из лекције
Луминисценција („хладна светлост”): Спонтана емисија светлости која не потиче од топлотног зрачења тела.
Врсте према побуђивању:
Врсте према побуђивању:
- Хемо / Био: енергија хемијских реакција (нпр. светлећи штапићи / свитац, риба удичарка).
- Електро: пролазак струје (нпр. LED технологија).
- Трибо: деформација и трење кристала.
- Кристало: процес кристализације.
- Флуоросценцију: тренутни сјај који нестаје престанком побуђивања.
- Фосфоросценцију: дуготрајан сјај захваљујући метастабилним стањима (\(10^{-5}\text{ s}\) до \(10^4\text{ s}\)).
Луминисценција („хладна светлост”) је појава спонтаног емитовања светлости из материјала изазвана било којим процесом који није топлотног порекла.
За разлику од топлотног зрачења (где тела емитују светлост због високе температуре и загревања), код луминисценције се светлост емитује без значајног загревања материјала.
Луминисценција може настати услед хемијских реакција, проласка електричне струје, деексцитације атома након апсорпције зрачења или механичког напрезања кристала.
У прошлости су рудари за осветљавање рударских окана користили осушену рибљу кожу која луминисцира, чиме су избегавали пламен и спречавали експлозије метана.
Зашто се светлост коју емитује свитац назива „хладна светлост”?
Назива се „хладна светлост” зато што настаје као резултат луминисценције (биохемијског процеса), а не услед загревања тела до високе температуре.
| Врста луминисценције | Узрок побуђивања (механизам) | Карактеристичан пример |
|---|---|---|
| Хемолуминисценција | Хемијска реакција која ослобађа енергију у виду светлости. | Светлећи штапићи (light sticks) |
| Биолуминисценција | Хемолуминисценција која се одвија унутар живих организама. | Свици, дубинске рибе удичарке, планктони, алге |
| Кристалолуминисценција | Ослобађање светлости током процеса кристализације. | Кристализација појединих неорганских соли |
| Електролуминисценција | Пролазак електричне струје или електрично пражњење. | LED диоде, светлећи панели |
| Триболуминисценција | Дејство спољашњих механичких сила (деформација, трење, ломљење кристала). | Дробљење појединих кристала шећера у мраку |
Којој врсти луминисценције припада светлуцање морских алги када преко њих пређе чамац?
Реч је о биолуминисценцији (посебном облику хемолуминисценције код живих бића).
Фотолуминисценција настаје када материјал апсорбује фотоне спољашњег зрачења, што доводи до побуђивања електрона на више енергетске нивое, а затим до емисије светлости при њиховој деексцитацији у ниже стање.
Флуоросценција:
- Електрони се веома кратко задржавају на побуђеном енергетском нивоу.
- Емисија светлости престаје готово тренутно по престанку спољашњег побуђивања.
Фосфоросценција:
- Електрони прелазе на метастабилно стање – ниво на којем је време боравка знатно дуже (\(10^{-5}\text{ s}\) до \(10^{4}\text{ s}\)).
- Материјал наставља да емитује светлост и након престанка спољашњег побуђивања (од неколико секунди до неколико сати).
Предмет обасјан UV лампом престаје да светли истог тренутка када се лампа искључи. Да ли је у питању флуоросценција или фосфоросценција?
У питању је флуоросценција, јер код ње нема накнадног сјаја након прекида извора побуђивања.
Задаци за вежбање
1. (Лак ниво) Која је основна разлика између луминисцентног извора светлости и класичне сијалице са ужареним влакном?
Класична сијалица емитује светлост услед загревања влакна до високе температуре (топлотно зрачење/инкандесценција), док луминисцентни извори емитују светлост путем нетоплотних процеса (хемијских, електричних, оптичких), због чега се луминисценција назива и „хладна светлост”.
2. (Средњи ниво) Дечија играчка у облику звезде светли у мраку читаве ноћи након што је претходно била изложена дневној светлости.
а) О којој врсти луминисценције је реч?
б) Зашто емисија светлости траје тако дуго?
а) О којој врсти луминисценције је реч?
б) Зашто емисија светлости траје тако дуго?
а) Реч је о фосфоросценцији (облик фотолуминисценције).
б) Електрони побуђени дневном светлошћу прелазе у тзв. метастабилна стања где је време задржавања знатно дуже (од \(10^{-5}\text{ s}\) до \(10^{4}\text{ s}\)), па се светлост емитује постепено током више сати.
б) Електрони побуђени дневном светлошћу прелазе у тзв. метастабилна стања где је време задржавања знатно дуже (од \(10^{-5}\text{ s}\) до \(10^{4}\text{ s}\)), па се светлост емитује постепено током више сати.
3. (Тежи ниво) Ако је време боравка електрона на метастабилном нивоу за одређени фосфоросцентни материјал \(t = 1{,}8 \cdot 10^4\text{ s}\), изразити то време у сатима и објаснити шта та вредност физички представља за тај материјал.
Пошто је \(1\text{ h} = 3600\text{ s}\):
\[ t = \frac{1{,}8 \cdot 10^4\text{ s}}{3600\text{ s/h}} = \frac{18000}{3600}\text{ h} = 5\text{ h} \]
Значење: Ово представља максимално време током ког материјал може постепено да емитује апсорбовану енергију (накнадни сјај) након престанка спољашњег осветљења.
