باز کردن منو اصلی

تابناکی یا فروزستی (به انگلیسی: luminescenceتابش فوتون‌‌‌‌‌های نور (فرابنفش، مرئی یا فروسرخ) از یک جسم به دلیل‌ گذار الکترون‌‌‌‌‌های برانگیخته از تراز‌‌‌‌های بالا به پایین است. تابناکی دربرابر فروزندگی جای می‌گیرد. فروزندگی به تابش نور از جسم به دلیل گرما گویند. در تابناکی دلیل تابش جسم، گرما نیست بلکه‌ گذارِ اندرنواری الکترونی است.

محتویات

ریشهٔ واژهویرایش

در زبان فارسی، چیز‌‌‌‌هایی را که شب‌هنگام تا مدتی پس از قطع چشمهٔ نوری می‌تابند، «شب‌تاب» گویند. اصطلاح لومینسانس نیز از واژهٔ لاتین «لومن»[۱] به معنای «نور» گرفته شده‌است.

تاریخچهویرایش

تابناکی را نخستین بار فیزیکدانی آلمانی به نام «آیل‌‌‌‌‌هارد ویدِمان»[۲] در سال ۱۸۸۸ برای توصیف پدیده‌‌‌‌های نور که صرفاً به سبب افزایش دما به وجود نیامده‌اند، معرفی کرد.

گونه‌‌‌‌هاویرایش

گونه‌‌‌‌های گوناگونِ تابناکی بر اساس حالت برانگیختگی به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

گونه‌های تابناکی (لومینسانس)
گونه شیوه‌برانگیختگی
نورتابناکی (فتولومینسانس) (فلورسانس - فسفرسانس - فلورسانس تاخیری) درشمیدن (جذب‌کردن) نور (فوتون‌ها)
پرتوتابناکی (رادیولومینسانس ) تابش‌های یوننده (پرتو ایکس - پرتو آلفا - پرتو بتا - پرتو گاما)
کاتدتابناکی (کاتدلومینسانس) پرتو کاتدی (پرتو الکترونی)
برق‌تابناکی (Electroluminescence) میدان الکتریکی
گرماتابی (Thermoluminescence) گرم کردن پس از ذخیرهٔ انرژی اولیه
شیمی‌تابی یا نورتابی شیمیایی (Chemiluminescence) فرآیندهای شیمیایی (مانند اکسایش)
زیست‌تابی (Bioluminescence) فرآیندهای زیست‌شیمیایی
آوادرخشی (Sonoluminescence) صوت


فسفرسانس و فلوئورسانس پدیده‌‌‌‌هایی هستند که در آن‌‌‌‌ها یک ماده خاص که بطور عام به آن فسفر گفته می‌شود پس از قرار گرفتن در نور مرئی، غیرمرئی یا حرارت، تحریک شده، انرژی را در خود ذخیره می‌کند و سپس آن را به صورت طیفی از امواج مرئی منتشر می‌نماید. تفاوت این دو پدیده در اختلاف زمانی این دریافت و تابش، یا به عبارت دیگر دوام تابش است. اگر زمان تحریک کمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد، این پدیده را فلوئورسانس می نامیم و اگر زمان تحریک بیش از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد آن را فسفرسانس می نامیم. به عبارتی در فسفرسانس تحریک و تشعشع طولانی‌تری داریم و در فلوئورسنس تحریک و تشعشع کوتاه‌تری داریم.

در فلوئورسانس که نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است، تابش، آنی است و تقریباً بلافاصله بعد از قطع نور تمام می‌شود. در حالی که در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نیز تا مدتی به تابش ادامه می‌دهد که مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده می‌تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بکشد. در فلوئورسانس برانگیختگی میان دو تراز انرژی اصلی با انرژی‌‌‌‌های E1 و E2 اتفاق می‌افتد که جابجایی بین آن‌‌‌‌ها کاملاً آزاد است. الکترون با دریافت انرژی بر انگیخته شده و به تراز E2 می‌رود و پس از 8 تا 10 ثانیه دوباره به تراز اول بر می‌گردد و فتونی با انرژی E2-E1 تابش می‌کند. اما در فسفرسانس، به‌دلیل وجود یک تراز میانی، کمی پیچیده‌تر است. این تراز که بین تراز پایه و برانگیخته قرار دارد تراز نیمه‌پایدار است و مانند یک دام برای الکترون‌‌‌‌ها عمل می‌کند. به خاطر شرایط خاص این تراز، انتقال الکترون از آن به سایر تراز‌‌‌ها ممنوع و احتمال آن بسیار کم است، بنابراین چنانچه الکترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه‌پایدار بیفتد تا زمانی که به طریقی دیگر مجدداً برانگیخته شود و به تراز E2 برگردد آنجا خواهد ماند. این اتفاق می‌تواند تحت تأثیر جنبش‌ گرمایی اتم‌‌‌ها یا مولکول‌‌‌های مجاور یا برانگیختگی نوری روی دهد اما احتمال وقوع آن بسیار کم است. به همین دلیل چنین الکترون‌‌‌هایی تا مدت‌‌‌‌ها در تراز میانی می‌مانند (بسته به ساختار اتمی ماده و شرایط محیطی) و این، عامل تأخیر در بازتابش بخشی از انرژی دریافت‌شده‌ است. تحریک این ماده‌‌‌‌ها به گونه‌‌‌‌های مختلف انجام می‌شود: بمباران فوتونی، الکترون‌‌‌ها، یون‌‌‌های مثبت، واکنش‌‌‌های شیمیایی، گرما و گاهی اوقات (مخصوصاً در جانداران) تنش‌‌‌‌های مکانیکی. راز تابش کرم‌‌‌‌های شب‌تاب، فسفرسانس است.

برای ساختن مواد درخشنده در تاریکی باید فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگیرد و طول تابش آن زیاد باشد. برای مثال دو فسفری که این ویژگی‌‌‌‌ها را دارند مثل (Zinc Sulfide) و (Strontium Aluminate) که (Strontium Aluminate) بهتر است برای طول تابش بیشتر. این مواد را با پلاستیک مخلوط می‌کنند و موادی می‌سازند که در تاریکی درخشنده هستند.

بعضی مواقع ممکن است موادی دیده‌شوند که می‌درخشند ولی به انرژی احتیاجی ندارند. مثلاً عقربهٔ ساعت‌‌‌‌های گران قیمت. در آن‌‌‌‌ها فسفر با یک عنصر رادیو اکتیو مخلوط شده (مثل رادیوم) که ان عنصر با انتشار رادیو اکتیو فسفر را مرتباً با انرژی می‌کند.

نحوهٔ کار لامپ‌‌‌‌های فلوئورسنتویرایش

در این لامپ‌‌‌‌ها، تخلیهٔ الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی (مانند آرگون) انجام می‌شود. بخار جیوه بر اثر این تخلیه و جذب انرژی، شروع به تشعشع می‌کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدودهٔ طیف UV (فرابنفش) است. از دیگر سوی، دبوارهٔ داخلی لامپ را با مواد فسفرِسان پوشش می‌دهند و این مواد توسط اشعهٔ UV تحریک شده، نور مرئی تابش می‌کنند. در دههٔ ۱۹۴۰ این پوشش Zn2SiO4 (سیلیکات زیرکونیم) بود و از Mn به عنوان Activator استفاده می‌کردند. بعد‌‌‌ها یک محلول فسفاتی به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - که Sb3+ion یعنی یون ۳ بار مثبت آنتیموان - استفاده شد که Activator آن، Sb (آنتیموان) بود.

فُسفُرِسانس از جمله خواص فیزیکی برخی مواد شیمیایی از قبیل فسفر، سولفیدِ باریم و سولفیدِ کلسیم است. این مواد نور با طول موج معینی را جذب کرده، آن را به صورت تابش با طول موج بلندتر منتشر می‌کنند.

پانویسویرایش

  1. lumin
  2. Eilhardt Widemann

منابعویرایش

  • Valeur,B.,Molecular Fluoresence: Principles and Applications, Willey-VCH, 2002.