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1概述

通常發光方式很多,但根據餘輝的長短將晶體的發光分成兩類:熒光和磷光。餘輝指激發停止后晶體發光消失的時間。
當處於基態的分子吸收紫外-可見光后,即分子獲得了能量,其價電子就會發生能級躍遷,從基態躍遷到激發單重態的各個不同振動能級,並很快以振動馳豫的方式放出小部分能量達到同一電子激發態的最低振動能級,然後以輻射形式發射光子躍遷到基態的任一振動能級上,這時發射的光子稱為熒光。熒光也可以說成餘輝時間≤10^(-8)s者,即激發一停,發光立即停止。這種類型的發光基本不受溫度影響。
如果受激發分子的電子在激發態發生自旋反轉,當它所處單重態的較低振動能級與激發三重態的較高能級重疊時,就會發生系間竄躍,到達激發激發三重態,經過振動馳豫達到最低振動能級,然後以輻射形式發射光子躍遷到基態的任一振動能級上,這時發射的光子稱為磷光。當然,磷光也可以說成餘輝時間≥10^(-8)s者,即激發停止后,發光還要持續一段時間。根據餘輝的長短,磷光又可以分為短期磷光(餘輝時間≤10^(-4)s)和長期磷光(餘輝時間≥10^(-4)s)。磷光的衰減強烈的受溫度影響。
磷光是一種緩慢發光的光致冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光(通常是紫外線或X射線)照射,吸收光能後進入激發態(通常具有和基態不同的自旋多重度),然後緩慢地退激發併發出比入射光的的波長長的出射光(通常波長在可見光波段)。當入射光停止后,發光現象持續存在。發出磷光的退激發過程是被量子力學的躍遷選擇規則禁戒的,因此這個過程很緩慢。所謂的"在黑暗中發光"的材料通常都是磷光性材料,如夜明珠。

2機制

電子依照泡利不相容原理排布在分子軌道上,當分子吸收入射光的能量后,其中的電子從基態S0(通常為自旋單重態)躍遷至具有相同自旋多重度的激發態。處於激發態的電子可以通過各種不同的途徑釋放其能量回到基態。比如電子可以從經由非常快的(短於10  秒)內轉換過程無輻射躍遷至能量稍低並具有相同自旋多重度的激發態,然後從經由系間跨越過程無輻射躍遷至能量較低且具有不同自旋多重度的激發態(通常為自旋三重態),再經由內轉換過程無輻射躍遷至激發態,然後以發光的方式釋放出能量而回到基態S0。由於激發態和基態S0具有不同的自旋多重度,雖然這一躍遷過程在熱力學上有利,可是它是被躍遷選擇規則禁戒的,從而需要很長的時間(從10 秒到數分鐘乃至數小時不等)來完成這個過程;當停止入射光后,物質中還有相當數量的電子繼續保持在亞穩態上並持續發光直到所有的電子回到基態。

3歷史

人類認識磷光已很久,在古代,磷光被籠罩上了一層神秘的色彩(如嚴寒乾燥又晴朗無風的冬夜,在墳堆間偶然漂浮的小亮點,被人們認為是鬼火)。有的寶石在暗處會發光,如1603年,鮑絡納(Bologna)的一個鞋匠發現當地一種石頭(含硫酸鋇)經陽光照射被移到暗處后,會繼續發光。當時關於磷光的記載中描述:鮑絡納石經陽光照射,須孕育一段時間后才產生光。經過幾個世紀后,人們才弄清楚這一現象的發光原理與發光過程。1845年,Herschel報道硫酸奎寧溶液經日光照射后發射出強烈的光。 

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