Hiện tượng phát quang là gì

Hiện tượng phát quang là hiện tượng có một số chất (rắn, lỏng, khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng năng lượng nào đó thì sẽ có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong một miền ánh sáng nhìn thấy. Hãy cùng Toploigiai tìm hiểu rõ hơn về hiện tượng phát quang qua bài viết dưới đây!

Hiện tượng phát quang là gì?

Hiện tượng phát quang là hiện tượng có một số chất (rắn, lỏng, khí) khi hấp thụ năng lượng dưới một dạng năng lượng nào đó thì sẽ có khả năng phát ra các bức xạ điện từ trong một miền ánh sáng nhìn thấy. Bao gồm: nhiệt phát quang, điện phát quang, hóa phát quang, quang phát quang, phát quang catot.

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.

Điều kiện xảy ra hiện tượng quang phát quang

Hiện tượng phát quang có đặc điểm là:

- 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).

Ứng dụng của hiện tượng quang phát quang

- 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.

- Sulfua kẽm (ZnS) với 5 ppm đồng thường được dùng làm đồ chơi lân quang. Hỗn hợp sulfua kẽm và sulfua 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 sunfua, 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.

Ứng dụng trong làm bóng đèn huỳnh quang

 Nhiều năm qua, bóng đèn huỳnh quang đã trở nên quen thuộc hơn trong cuộc sống. Khi mạch điện đóng, hiện tượng phóng điện sẽ xuất hiện giữa hai điện cực. Từ đó, làm phát ra tia tử ngoại ở mức độ phù hợp. Lúc này, tia tử ngoại sẽ tác dụng vào lớp bột huỳnh quang và làm bóng đèn phát sáng.

Một ứng dụng quan trọng của nó là làm đồ thủ công mỹ nghệ

 Đặc biệt, để cho hiện tượng phóng điện xảy ra kỹ thuật viên sẽ lắp thêm tắc te. Lúc này, hiện tượng phóng điện sẽ khiến hiệu suất phát quang cao hơn. Đồng thời, tiết kiệm điện năng một cách hiệu quả. Chính vì thế, loại bóng đèn chiếu sáng này đặc biệt được ưa thích trong cuộc sống.

Làm đồ trang trí, thủ công mỹ nghệ

 Nếu được chế tác cẩn thận, chất phát quang có thể tạo nên những hiệu ứng vô cùng đẹp mắt. Chính vì vậy,  loại chất này được ứng dụng rất nhiều trong việc làm đồ thủ công mỹ nghệ, trang trí nhà cửa hay đồ trang trí trong những sản phẩm handmade đang được bán trên thị trường.

 Bạn có thể dễ dàng thấy sự có mặt của chất phát quang với các bức tượng trưng bày, đồ phát sáng dán tường, cốc phát quang… Chúng chính là những ứng dụng quen thuộc với người trẻ của loại chất này đấy.

Làm đồ bảo hộ lao động

 Chỉ cần chú ý một chút, bạn có thể thấy trên đồ bảo hộ của người lao động có những dải phát quang. Đó cũng là một ứng dụng quen thuộc khác của loại chất này. Nó giúp mọi người có thể dễ dàng nhận ra được vị trí của người lao động trong bóng tối. Từ đó, đảm bảo an toàn cho người lao động, giúp họ tránh được những tai nạn không đáng có.