A fluoreszcencia és a foszforeszcencia két olyan mechanizmus, amelyek fényt bocsátanak ki, vagy például a fotolumineszcencia. Azonban, a két kifejezés nem ugyanazt jelenti, és nem azonos módon történik. Mind a fluoreszcencia, mind a foszforeszcencia szempontjából a molekulák abszorbeálják a fényt és kevesebb energiájú fotonokat bocsátanak ki (hosszabb ideig hullámhossz), de a fluoreszcencia sokkal gyorsabban fordul elő, mint a foszforeszcencia, és nem változtatja meg a az elektronok.
Íme, hogyan működik a fotolumineszcencia, és áttekintjük a fluoreszcencia és a foszforeszcencia folyamatait, ismertetve a fénykibocsátás egyes típusait.
A fotolumineszcencia akkor fordul elő, amikor a molekulák elnyelik az energiát. Ha a fény elektronikus gerjesztést okoz, akkor a molekulákat hívják izgatott. Ha a fény rezgési gerjesztést okoz, akkor a molekulákat hívják forró. A molekulák izgatódhatnak különféle típusú energia, például fizikai energia (fény), kémiai energia vagy mechanikai energia (például súrlódás vagy nyomás) elnyelésével. A fény vagy a fotonok abszorbeálása miatt a molekulák melegedhetnek és izgatottak lehetnek. Ha izgatott, az elektronokat magasabb energiaszintre emelik. Amint visszatérnek az alacsonyabb és stabilabb energiaszintre, a fotonok felszabadulnak. A fotonokat fotolumineszcenciának tekintik. A fotolumineszcencia két típusa fluoreszcenciát és foszforeszcenciát ad.
Fluoreszcencia, Nagy energia (rövid hullámhossz, nagy frekvencia) fény elnyelődik, és az elektron gerjesztett energiaállapotba kerül. Az abszorbeált fény általában be van helyezve az ultraibolya tartomány, Az abszorpciós folyamat gyorsan megtörténik (10-15 másodperc) és nem változtatja meg az elektron spin irányát. A fluoreszcencia olyan gyorsan fordul elő, hogy ha kialszik a fényt, akkor az anyag leáll.
A fluoreszcencia által kibocsátott fény színe (hullámhossz) szinte független a beeső fény hullámhosszától. A látható fényen kívül infravörös vagy infravörös fény is felszabadul. A vibrációs relaxáció kb. 10-ig bocsát ki az IR fényt-12 másodperc múlva a beeső sugárzás elnyelője után. Az elektron alapállapotának gerjesztése látható és IR fényt bocsát ki, és körülbelül 10 ° C-on fordul elő-9 másodperc múlva az energia felszívódása után. A fluoreszkáló anyag abszorpciós és emissziós spektrumai közötti hullámhossz-különbséget nevezzük Stokes vált.
A fluoreszkáló fények és a neonjelek a fluoreszcencia példái, csakúgy, mint azok az anyagok, amelyek fekete fény alatt világítanak, ám az ultraibolya fény kikapcsolása után abbahagyják a világítást. Néhány skorpió fluoreszkál. Mindaddig világítanak, amíg az ultraibolya fény energiát szolgáltat, az állat exoskeletonja azonban nem nagyon jól védje a sugárzástól, ezért ne hagyja sokáig világítani a fekete fényt, hogy skorpiót látjon világít. Néhány korallok és gombák fluoreszkálnak. Sok kiemelő toll is fluoreszkáló.
Mint a fluoreszcencia, foszforeszkáló anyag elnyeli a nagy energiájú fényt (általában ultraibolya), és az elektronok magasabb energiaállapotba mozognak, de az alacsonyabb energiaállapotba való visszatérés sokkal lassabban megy végbe, és az elektron spin iránya változhat változás. A fényszóró anyagok néhány másodpercig világíthatnak, akár néhány napig a fény kikapcsolása után. A foszforeszcencia hosszabb ideig tart, mint a fluoreszcencia, mert az gerjesztett elektronok magasabb energiaszintre ugornak, mint a fluoreszcencia esetén. Az elektronok több energiát veszítenek el, és időt tölthetnek különböző energiaszinteken a gerjesztett állapot és az alapállapot között.
Az elektron soha nem változtatja meg spin irányát fluoreszcenciában, de megteheti, ha a körülmények megfelelőek a foszforeszcencia során. Ez a centrifugálás az energia felszívódásakor vagy utána fordulhat elő. Ha nem fordul elő spin-flip, akkor a molekulának egy a-ban van szingulett állapot. Ha egy elektron centrifugáláson megy keresztül, akkor a hármas állapot alakult. A hármas állapotok hosszú élettartamúak, mivel az elektron nem esik alacsonyabb energiaállapotba, amíg vissza nem tér vissza az eredeti állapotába. Ez a késés miatt úgy tűnik, hogy a foszforeszkáló anyagok "sötétben világítanak".
A foszforeszkáló anyagokat a fegyverek látványához használják, világít a sötét csillagokban, és a csillagfestmények készítéséhez használt festék. Az elem foszfor sötétben világít, de nem a foszforeszcencia hatására.