رنگ ها
فسفرسانس یا فسفرسنت و فلوئورسانس: تفاوت‌ها و کاربردها
فسفرسانس و فلوئورسانس
مقدمه
فسفرسانس و فلوئورسانس دو پدیده نوری هستند که در آن‌ها مواد خاصی، پس از قرار گرفتن در معرض نور مرئی یا نامرئی، انرژی را جذب کرده و سپس آن را به صورت نور مرئی بازتاب می‌کنند. اگرچه این دو پدیده شباهت‌هایی دارند، اما تفاوت آن‌ها در مدت‌زمان بین دریافت انرژی و تابش نور است.
تفاوت فسفرسانس و فلوئورسانس
فلوئورسانس: زمانی اتفاق می‌افتد که ماده پس از تحریک شدن، تقریباً بلافاصله انرژی را به‌صورت تابش نور آزاد کند. این زمان معمولاً کمتر از 10−810^{-8} ثانیه است. نمونه‌های رایج آن شامل نور مهتابی و صفحه تلویزیون است.
فسفرسانس: در این پدیده، ماده پس از قطع نور نیز به تابش ادامه می‌دهد. این تابش می‌تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بکشد. زمان تحریک در فسفرسنت معمولاً بیش از 10−810^{-8} ثانیه است. نمونه‌های رایج آن کرم‌های شب‌تاب و برخی ساعت‌های درخشان در تاریکی هستند.
مکانیزم عملکرد
در فلوئورسانس، الکترون با دریافت انرژی از سطح پایه (E1E_1) به سطح بالاتر (E2E_2) برانگیخته شده و در کمتر از 10−810^{-8} ثانیه به سطح پایه بازمی‌گردد، در نتیجه انرژی اضافی را به‌صورت نور منتشر می‌کند.
اما در فسفرسانس، الکترون پس از برانگیخته شدن از سطح E1E_1 به E2E_2 منتقل شده، سپس در یک سطح میانی نیمه‌پایدار به دام می‌افتد. در این حالت، بازگشت آن به سطح پایه به‌آهستگی انجام می‌شود و همین امر باعث تابش نور در مدت طولانی‌تر می‌شود.
مواد مورد استفاده در فسفرسانس
برای ساخت مواد درخشان در تاریکی، باید موادی با ویژگی‌های خاص وجود داشته باشد که بتوانند انرژی نور را جذب کرده و برای مدت طولانی تابش کنند. برخی از این مواد عبارتند از:
- سولفید روی (Zinc Sulfide – ZnS)
- آلومینات استرانسیوم (Strontium Aluminate – SrAl2O4) (دارای تابش طولانی‌تر و بهتر)
این مواد معمولاً با پلاستیک ترکیب شده و برای تولید اجسام درخشان در تاریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فسفرسانس در ساعت‌های درخشان
در برخی ساعت‌های گران‌قیمت، مواد فسفری با عناصر رادیواکتیو مانند رادیم (Radium) ترکیب می‌شوند. عنصر رادیواکتیو به‌طور مداوم انرژی منتشر کرده و فسفر را تحریک می‌کند، در نتیجه این مواد بدون نیاز به منبع نور خارجی، همواره درخشان باقی می‌مانند.
عملکرد لامپ‌های فلوئورسنت
لامپ‌های فلوئورسنت با استفاده از تخلیه الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و گاز خنثی (مانند آرگون) کار می‌کنند. بخار جیوه انرژی جذب کرده و نور فرابنفش (UV) با طول موج 2537 آنگستروم منتشر می‌کند. این اشعه فرابنفش باعث تحریک مواد فسفرسانس داخل لامپ شده و در نتیجه، نور مرئی تولید می‌شود.
رنگ نور و ترکیب مواد
رنگ نور تولیدی در فسفرسانس و فلوئورسانس به نوع ماده زمینه و Activator (فعال‌کننده) بستگی دارد. برخی ترکیبات متداول عبارتند از:
| شماره | ماده زمینه | Activator | رنگ نور | کاربرد |
|---|---|---|---|---|
| 1 | CaWO4 | بدون Activator | آبی | لامپ آبی |
| 2 | Pb – CaWO4 | – | آبی کم‌رنگ | لامپ آبی |
| 3 | Pb – BaSi2O5 | – | فرابنفش | لامپ تشعشع طولانی مدت UV |
| 4 | Mn – Zn2SiO4 | – | سبز | لامپ سبز |
| 5 | Pb3Mn – CaSiO3 | – | زرد-نارنجی | لامپ رنگی با کیفیت بالا |
| 6 | Mn – Cd2B2O5 | – | نارنجي / زرد | لامپ ترنر |
نتیجه‌گیری
فسفرسنت و فلوئورسانس هر دو از پدیده‌های جذاب نوری هستند که در صنایع مختلفی مانند تولید لامپ‌های فلورسنت، مواد درخشان، تجهیزات پزشکی و حتی در موجودات زنده مانند کرم‌های شب‌تاب کاربرد دارند. شناخت این پدیده‌ها و مواد مورد استفاده در آن‌ها می‌تواند به بهبود فناوری‌های روشنایی و توسعه مواد نوین کمک کند.