تابناکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

تابناکی یا شب‌تابی (به انگلیسی: luminescenceتابش فوتون‌های فرابنفش مریی یا فروسرخ از نمونه‌ای است که الکترون‌ها آن را برانگیخته‌اند.

ریشهٔ واژه[ویرایش]

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

تاریخچه[ویرایش]

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

انواع[ویرایش]

گونه‌های مختلف لومینسانس بر اساس حالت برانگیختگی (تحریک) به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

گونه‌های تابناکی (لومینسانس)
نوع نحوه‌ٔ برانگیختگی
نورتابناکی (فتولومینسانس) (فلورسانس - فسفرسانس - فلورسانس تاخیری) جذب نور (فوتون‌ها)
پرتوتابناکی (رادیولومینسانس ) تابش‌های یوننده (پرتو ایکس - پرتو آلفا - پرتو بتا - پرتو گاما)
کاتدتابناکی (کاتدلومینسانس) پرتو کاتدی (پرتو الکترونی)
برق‌تابناکی (الکترولومینسانس) میدان الکتریکی
گرماتابناکی (ترمولومینسانس) گرم کردن پس از ذخیرهٔ انرژی اولیه
شیمی‌تابناکی (کمولومینسانس) فرآیندهای شیمیایی (مانند اکسایش)
زیست‌تابناکی (بیولومینسانس) فرآیندهای زیست‌شیمیایی
تریبولومینسانس نیروهای اصطکاکی و الکترواستاتیکی
صوت‌تابناکی (سونولومینسانس) امواج فراصوت

فسفرسانس (پدیدهٔ Luminescence مواد نور افشا در تاریکی) منبع : ملا صدرا)

فسفرسانس و فلوئورسانس پدیده هایی هستند که در آنها یک ماده خاص که بطور عام به آن فسفر گفته می‌شود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئی یا غیرمرئی یا حرارت، تحریک شده، این انرژی را در خود ذخیره می‌کند و سپس آن انرژی را بصورت طیفی از امواج مرئی در طول مدت زمانی منتشر می‌نماید. اگر این بعنوان شباهت این دو پدیده باشد تفاوت آنها در اختلاف زمانی بین این دو 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 طولانی‌تر و تشعشع طولانی‌تری داریم و در فلوئورسنس تحریک کوتاهترتر و تشعشع کوتاه‌تری داریم.

در فلوئورسانس که نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است تابش آنی است و تقریبا 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 می تواند 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 کاملا آزاد است. الکترون با دریافت انرژی بر انگیخته شده وبه تراز E2 می رود وپس از 8 تا 10 ثانیه دوباره به تراز اول بر می‌گردد و فتونی با انرژی E2-E1 تابش می‌کند. اما در فسفرسانس ماجرابدلیل وجود یک تراز میانی کمی پیچیده‌تر است، این تراز که مابین تراز پایه و برانگیخته قرار دارد تراز نیمه‌پایدار می باشد و مانند یک دام برای الکترون‌ها عمل میکند. به خاطر شرایط خاص این تراز انتقال الکترون از آن به سایر ترازها ممنوع واحتمال آن بسیار کم است، بنابراین چنانچه الکترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه‌پایدار بیافتد، تا زمانی که به طریقی دیگر مجددا برانگیخته شود و به تراز E2 برگردد آنجا خواهد ماند. این اتفاق می‌تواند تحت تاثیر جنبشهای گرمایی اتمها یا مولکولهای مجاور و 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) وهمین عامل تاخیر در باز تابش بخشی از انرژی دریافت شده است. تحریک این ماده‌ها به گونه‌های مختلف انجام می‌شود: بمباران فوتونی، الکترونها، یونهای مثبت، واکنشهای شیمیایی، گرما و گاهی اوقات (مخصوصاً در جانداران) تنش های مکانیکی... راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.

برای ساختن مواد درخشنده در تاریکی باید فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگیرد و طول تابش ان 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 شما موادی را ببینید که می‌درخشند ولی به انرژی احتیاجی ندارند! مثلا روی 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 مرتبا با انرژی می‌کند.

شرح نحوهٔ کار لامپ‌های فلوئورسنت[ویرایش]

در این لامپ‌ ها یک تخلیهٔ الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی (مانند آرگون) انجام می‌شود. بخار جیوه بر اثر این تخلیهٔ انرژی و جذب این انرژی، شروع به تشعشع می کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدودهٔ طیف UV (فرابنفش) است. از دیگر سوی، دبوارهٔ داخلی لامپ را با مواد فسفرسنتی 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 بعنوان 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 ان، Sb (آنتیموان) بود.

چه موادی این گونه هستند (نام عنصر ها) و رنگ نور انها به چه بستگی دارد؟ زمان عملکرد کوتاه

Activator رنگ تشعشع کاربرد CaWO4 بدون Activator آبی لامپ آبی CaWO4 Pb آبی کم رنگ لامپ آبی BaSi2O5 Pb فرا بنفش لامپ تشعشع طولانی مدت فرابنفش Zn2SiO4 Mn سبز لامپ سبز CaSiO3 Pb3Mn بین زرد و نارنجی لامپ رنگی با کیفیت بالا Cd2B2O5 Mn نارنجی / زرد لامپ ترنر زمان عملکرد طولانی مادهٔ زمینه Activator رنگ تشعشع کاربرد Zn2SiO4 Mn زرد سبز رادار و اسیلوگراف CaSiO3 Pb3Mn نارنجی رادار (Zn,Be).SiO4 Mn سفید تلویزیون های دقیق

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

پانویس[ویرایش]

  1. lumin
  2. Eilhardt Widemann

منابع[ویرایش]

جستجو در ویکی‌انبار در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ تابناکی موجود است.
  • Valeur,B.,Molecular Fluoresence: Principles and Applications, Willey-VCH, 2002.