Ví dụ về huỳnh quang và lân quang
|
Trong quá trình huỳnh quang, một vật thể hấp thụ và giải phóng ánh sáng năng lượng thấp hơn gần như đồng thời, nhưng trong quá trình lân quang, việc giải phóng ánh sáng bị chậm lại. Cả huỳnh quang và lân quang đều là loại phát quang. Sự khác biệt về thời gian trước khi ánh sáng phát ra huỳnh quang và lân quang có thể được giải thích bằng cách xem xét các quá trình điện tử liên quan. Điều xảy ra trong hiện tượng huỳnh quang là khi một electron trên quỹ đạo của một nguyên tử quay trở lại trạng thái cơ bản sau khi được kích thích lên một trạng thái lượng tử cao hơn, nó sẽ phát ra một photon ánh sáng. Điều này xảy ra trong vài mili giây. Trong hiện tượng lân quang, sự kích thích lên một trạng thái cao hơn liên quan đến sự thay đổi trạng thái spin của electron. Do đó, các electron không thể dễ dàng thư giãn trở lại trạng thái cơ bản. Quá trình này có thể mất vài phút hoặc vài giờ. Một ví dụ cổ điển về vật liệu phát quang là các vật thể phát sáng trong bóng tối. Khi được đặt trong phòng sáng, những vật này tích điện trong một thời gian và sau đó phát sáng khi di chuyển đến một vị trí tối, và sau đó những vật phát sáng sẽ ngừng phát ra ánh sáng sau một thời gian. Có thể thấy một ví dụ về sự phát huỳnh quang khi sử dụng ánh sáng đen. Một số vật thể nhất định phát sáng ngay lập tức, nhưng chỉ khi có ánh sáng đen chiếu vào chúng.
Hiện tượng quang – phát quang – Câu 1 trang 165 SGK Vật lí 12. Hiện tượng quang – phát quang là gì? Phân biệt hiện tượng huỳnh quang và hiện tượng lân quang. – Hiện tượng quang – phát quang là sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng này để phát ra ánh sáng có bước sóng khác. – Sự phát quang của các chất lỏng và chất khí có đặc điểm là ánh sáng phát quang bị tắt rất nhanh sau khi tắt ánh sáng kích thích. Sự phát quang này gọi là sự huỳnh quang. – Sự phát quang của nhiều chất rắn lại có đặc điểm là ánh sáng phát quang này có thể kéo dài một khoảng thời gian nào đó, gọi là sự lân quang. Lân quang hay gọi dạ quang là một dạng phát quang, trong đó các phân tử của chất lân quang hấp thụ ánh sáng, chuyển hóa năng lượng của các photon thành năng lượng của các electron ở một số trạng thái lượng tử có mức năng lượng cao nhưng bền trong phân tử để sau đó electron chậm chạp rơi về trạng thái lượng tử ở mức năng lượng thấp hơn, và giải phóng một phần năng lượng trở lại ở dạng các photon. Lân quang ứng dụng trên một đồ vật trang tríLân quang khác với huỳnh quang ở chỗ việc electron trở về trạng thái cũ, kèm theo nhả ra photon, là rất chậm chạp. Trong huỳnh quang, sự rơi về trạng thái cũ của electron gần như tức thì; khiến photon được giải phóng ngay. Các chất lân quang, do đó, hoạt động như những bộ dự trữ ánh sáng: thu nhận ánh sáng và chậm chạp nhả ra ánh sáng sau đó. Sở dĩ có sự trở về trạng thái cũ chậm chạp của các electron là do một trong số các trạng thái kích thích khá bền: chuyển hóa từ trạng thái này về trạng thái cơ bản bị cấm bởi một số quy tắc lượng tử. Việc xảy ra sự trở về trạng thái cơ bản chỉ có thể được thực hiện khi dao động nhiệt đẩy electron sang trạng thái không bền gần đó, để từ đó nó rơi về trạng thái cơ bản. Điều này khiến hiện tượng lân quang phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng lạnh thì trạng thái kích thích càng được bảo tồn lâu hơn. Đa số các chất lân quang có thời gian tồn tại của trạng thái kích thích chỉ vào cỡ miligiây. Tuy nhiên thời gian này ở một số chất có thể lên tới vài phút hoặc thậm chí vài giờ. Trong phân tử, các electron thường nằm ở trạng thái lượng tử cân bằng bền có mức năng lượng và spin xác định. Khi có photon bay vào phân tử, hay có các kích thích khác như các hạt [như electron, hạt alpha,...] có năng lượng thích hợp bay vào, electron trong phân tử sẽ có thể hấp thụ năng lượng của hạt bay vào và nhảy lên trạng thái có năng lượng cao hơn. Việc di chuyển lên trạng thái mới, gọi là trạng thái kích thích, có thể diễn ra dễ dàng khi không có sự thay đổi spin, chỉ có sự thay đổi về năng lượng. Lúc đó trạng thái mới tồn tại không lâu và electron dễ dàng rơi trở về trạng thái cơ bản; giải phóng ra photon [hiện tượng huỳnh quang] hay nhả năng lượng ra ở dạng dao động nhiệt [sinh ra các phonon; đây là hiện tượng diễn ra trên đa số các vật màu tối: chúng hấp thụ ánh sáng và nóng lên]. Tuy nhiên, ở các chất lân quang, một phần nhỏ electron ở trạng thái kích thích có thể thay đổi spin chuyển sang trạng thái có spin khác nhưng năng lượng vẫn như vậy. Trạng thái này, có cả spin và năng lượng khác với spin và năng lượng của trạng thái cơ bản, không dễ dàng trở về được trạng thái cơ bản do bị cấm bởi quy tắc cơ học lượng tử. Để trở về trạng thái cơ bản, các va chạm nhiệt giữa các phân tử sẽ khiến electron giải phóng bớt hay hấp thụ thêm năng lượng ở dạng nhiệt [năng lượng của các phonon] và chuyển sang trạng thái dễ dàng rơi về mức cơ bản. Khi rơi về mức cơ bản; năng lượng của electron có thể được nhả ra ở dạng các phonon [nhiệt năng] hoặc các photon [quang năng]. Các chất lân quang được ứng dụng để tạo ra nguồn sáng cho các tình huống tạm thời thiếu ánh sáng nhưng không cần tiêu thụ năng lượng để nuôi. Năng lượng phát sáng đã được tích trữ từ lúc chất này được chiếu sáng tự nhiên. Ví dụ như chúng được gắn trên mặt đồng hồ đeo tay, giúp đọc thời giờ trong bóng tối; gắn trên kim chỉ la bàn, để xác định phương hướng trong bóng đêm; hoặc gắn trên công tắc đèn điện, cho biết vị trí công tắc đèn khi chưa bật đèn. Chúng cũng được dùng để làm đồ trang trí, chế tạo mực phát sáng [tuy rằng các loại mực phát sáng hay dùng chất huỳnh quang hơn]. Việc chế tạo laser cũng có thể sử dụng các chất lân quang. Lý do là các electron có thể tồn tại trên trạng thái kích thích lâu, đủ để đợi các photon khác đi qua và gây ra phát xạ kích thích đồng pha. Các chất lân quang cũng đã được dùng trong màn hình tia âm cực. Sau khi dòng electron đập lên một điểm ảnh của màn hình, điểm này, chứa các chất lân quang, bị kích thích và tiếp tục phát sáng một thời gian ngắn sau đó. Tuy nhiên các vật liệu huỳnh quang cũng có thể được dùng, nhờ vào hiệu ứng lưu ảnh trên võng mạc. Tương tự như màn hình tia âm cực, màn hình ghi nhận các dòng hạt [electron, tia X, neutron,...] năng lượng cao cũng có thể chứa các chất lân quang; dù rằng các chất huỳnh quang cũng có thể được dùng. Nguồn gốc của tên gọi "lân quang" là do ánh sáng phát ra trong bóng tối bởi hiện tượng lân quang giống như ánh sáng lân tinh, phát ra bởi các hợp chất của phosphor khi phản ứng hóa học oxy hóa trong không khí. Tên gọi này được dùng để miêu tả các chất phát sáng trong bóng tối mà không cần cháy, từ khi nhà giả kim thuật người Đức là Hennig Brand phát hiện ra phosphor năm 1669 thông qua việc điều chế nước tiểu. Ông nhận thấy chất mình mới điều chế được phát sáng trong bóng tối. Bản thân chữ phosphor có gốc từ tiếng Hy Lạp phosphoros, có nghĩa là "vật mang ánh sáng". Tuy nhiên bản chất vật lý của hai hiện tượng là khác nhau; trong đó ánh sáng của phosphor lấy năng lượng từ phản ứng hóa học. Sự phát sáng của phosphor mà Brand đã thấy thực ra là do phosphor cháy âm ỉ và chậm trong không khí. Các vật liệu lân quang thường là hợp chất hóa học của kim loại chuyển tiếp hoặc đất hiếm. Chúng thường được pha trộn thêm các hoạt chất từ một chất nền. Chất nền có thể là oxide, sulfide, selenide, silicat của kẽm, cadmi, mangan, nhôm, silic, hay các kim loại đất hiếm. Các hoạt chất, giúp gia tăng thời gian phát sáng có thể là các kim loại như đồng, bạc. Nếu pha thêm niken có thể làm giảm thời gian phát sáng. Sulfide kẽm [ZnS] với 5 ppm đồng thường được dùng làm đồ chơi lân quang. Hỗn hợp sulfide kẽm và sulfide cadmi [CdS] có thể tạo ra màu sắc tùy theo nồng độ trộn; và có thể phát sáng từ 1 đến 10 giờ. SrAlO3 pha với Eu là lân quang xanh sáng lâu. Hỗn hợp CaS SrS pha thêm Bi có thể sáng 12 tiếng đồng hồ [1]. Các chất này có thể được trộn cùng vật liệu chế tạo đồ vật hay pha vào mực hoặc sơn in. loại chất phát quang do hai chất tạo thành: kẽm sulfide, hoặc CaS và chất phóng xạ. Để ánh sáng có thể phát ra liên tục người ra thêm vào đó một ít chất phóng xạ như C 14, S 35, Sr 90, Tl 204, Ra hoặc đồng vị Po Đa số các vật liệu lân quang cho ra màu xanh. Vật liệu màu đỏ thường có thời gian phát sáng ngắn hơn.
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Lân_quang&oldid=65994380” : 090.777.54.69 Trang: 66 b. Hoạt độngNối một nguồn khoảng vài vôn với quang trở thông qua một miliampe kế. Ta thấy, khi đặt quang trở trong tối mạch không có dòng điện. Khi chiếu quang trở bằng ánh sáng có bướcsóng ngắn hơn giới hạn quang dẫn của quang điện thì trong mạch sẽ xuất hiện dòng điện. Điện trở của quang trở giảm đi rất mạnh khi bò chiếu sáng bởi ánh sáng nói trên.Quang trở được dùng thay thế cho tế bào quang điện trong các mạch điều khiển tự động.Pin quang điện là một nguồn điện trong đó quang năng được biến đổi trực tiếp thành điện năng. Pin hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện bên trong xảy ra trong mộtchất bán dẫn.Xét một pin quang dẫn đơn giản: pin đồng oxit. Pin có một điện cực bằng đồng trên đó phủ một lớp đồng I oxitCu2O. Người ta phun một lớp kim loại rất mỏng lên trên mặt của lớp Cu2O để làm điện cực thứ hai. Nó mỏng tới mức cho ánh sáng truyền qua được. Ở chỗ tiếp xúc giữa Cu2O và Cu hình thành một lớp tác dụng đặc biệt : nó chỉ cho phép electron chạy qua nó theochiều từ Cu2O sang Cu.Khi chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp vào mặt lớp Cu2O thì ánh sáng sẽ giải phóng các electron liên kết trong Cu2O thành electron dẫn. Một phần các electron này khuếch tán sang cực Cu. Cực Cu thừa electron nên nhiễm điện âm, Cu2O nhiễm điện dương. Giữa hai điện cực của pin hình thành một suất điện động. Nếu nối hai cực với nhau bằng một dây dẫn thông quamột điện kế, ta sẽ có với nhau bằng một dây dẫn thông qua một điện kế, ta sẽ thấy có dòng diện chạy trong mạch theo chiều từ Cu2O sang Cu. Các pin mặt trời dùng trong các máy tính bỉ túi, trên các vệ tinh nhân tạo… đều dùng pin quang điện.Câu 14 : 1. Thế nào là sự phát quang. Phân biệt huỳnh quang và lân quang. Giải thích các đặcđiểm của sự phát quang bằng thuyết lượng tử ánh sáng. 2.Thế nào là hiện tượng quang hoá? Nêu một số phản ứng quang hoá đơn giản. Hiện tượng quang hoá có thể hiện tính chất hạt của ánh sáng không? Tại sao?Sự phát quang là hiện tượng phát ánh sáng lạnh của một số vật khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào.Đặc điểm nổi bật của sự phát quang là bước sóng l của ánh sáng phát quang dài hơn bước sóng l của ánh sáng kích thích.Ví dụ : Khi chiếu sáng tia tử ngoại vào dung dòch fluôrexêin hoặc vào bột kẽm sunfua cópha đồng thì chúng đều phát ra ánh sáng màu lục.Người ta phân biệt hai loại phát quang: - Huỳnh quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang tắt ngay khi ngừng ánh sáng kíchthích. Nó thường xảy ra với chất lỏng và chất khí. - Lân quang là hiện tượng mà ánh sáng phát quang còn kéo dài từ vài giây, đến hàng giờtuỳ theo chất sau khi tắt ánh sáng kích thích. Nó thường xảy ra với các vật rắn.Cu2O CuG: 090.777.54.69 Trang: 67c. Giải thích đặc điểm của sự phát quang bằng thuyết lượng tự ánh sángKhi phân tử fluôrexêin, hấp thụ một phôtôn tia tử ngoại có năng lượng hf thì nó chuyển sang trạng thái kích thích. Thời gian của trạng thái kích thích rất ngắn và trong thời gian này nóva chạm với các phân tử xung quanh, mất bớt năng lượng nhận được. Vì thế, khi trở về trạng thái ban đầu, nó bức xạ phôtôn có năng lượng hf’ nhỏ hơn:hf’ hf hay hc hcl lsuy ra l’ lNhư vậy, phát quang là hiện tượng trong đó xảy ra sự hấp thụ. 2. Hiện tượng quang hoáHiện tượng quang hoá là hiện tượng các phản ứng hoá học xảy ra dưới dạng tác dụng của ánh sáng. Năng lượng cần thiết để phản ứng xảy ra là năng lượng của phôtôn có tần số thích hợp.Video liên quan |
