Na tej stronie mówiąc w skrócie będziemy mieli okazję obserwować świecenie różnych substancji i poznamy znaczenie słów fluorescencja i fosforescencja wykorzystując w międzyczasie ciekły azot.

Zaczniemy od fluorescencji. Co to takiego ? - jest to zjawisko emitowania światła własnego przez jakąś substancję po pochłonięciu przez nią kwantu promieniowania elektromagnetycznego. By świecenie można było uznać za fluorescencję czas zaniku świecenia własnego musi być mniejszy od 10^-8s po zaniku świecenia wzbudzającego.

Zdjęcie powyżej przedstawia roztwór substancji o nazwie fluoresceina. Gdy oświetlimy ją światłem ultrafioletowym zaczyna świecić intensywnie żółtozielonym światłem, ale gdy wyłączymy źródło światła UV, świecenie substancji natychmiast zanika - jest to świetny przykład fluorescencji.

Atom może zaabsorbować kwant energii pochodzący od niewidocznego dla ludzkiego oka promieniowania ultrafioletowego. Przechodzi wtedy do tzw. stanu wzbudzonego. Jego elektron wskoczył na wyższy poziom energetyczny co ilustruje powyższy diagram. Ale elektrony nie lubią pozostawać długo w stanie wzbudzonym i wracają sobie do stanu podstawowego czasem szybko (czas mniejszy od 10^-8s), a czasem wolno (nawet kilka godzin). Oczywiście elektron nie może od tak bezkarnie wrócić do stanu podstawowego - musi oddać to co pochłonął. I oddaje, w chwili powrotu wyemituje kwant promieniowania ale już o większej długości fali dzięki czemu możemy je zobaczyć.

Zastanawiacie się pewnie do czego mi w tym eksperymencie ciekły azot ?. Jak już napisałem elektrony w atomach fluoresceiny bardzo szybko po naświetlaniu wracają do stanu podstawowego. Pada na nie kwant światła UV, następuje wzbudzenie, mija czas ok. 10^-8s, atom wraca do stanu podstawowego wyemitowując jednocześnie kwant światła już widzialnego. Wiemy, że tak jest bo zaraz po wyłączeniu lampy UV świecenie substancji zanika.
Zacząłem zastanawiać się czy elektrony można zatrzymać na dłużej w stanie wzbudzonym i w tym celu zamroziłem mój roztwór w ciekłym azocie i znów zacząłem naświetlać co widać na zdjęciu powyżej. Jest to roztwór w glicerynie więc nie zamarzł tylko zamienił się w bardzo gęstą ciecz. Niestety po wyłączeniu lampy emitującej UV świecenie substancji zanikło.

Czyżby nie dało się przytrzymać elektronów w stanie wzbudzonym na dłużej ?. Nie poddam się tak łatwo, zdjęcie powyżej przedstawia glicerynowy roztwór substancji o nazwie rywanol (można kupić w każdej aptece), oświetlany światłem UV. Znów obserwujemy silną fluorescencje, ale po wyłączeniu lampy fluorescencja zanika natychmiast.

Zobaczmy co stanie się po zamrożeniu roztworu w ciekłym azocie.

Zamrożony roztwór umieszczam w świetle UV i robi się obiecująco, długość emitowanego światła się zmieniła, widzimy inny kolor, ale lampa UV cały czas pracuje.

Teraz wyłączymy lampę UV i zobaczymy co się stanie. Jeśli światło emitowane przez substancję zaniknie natychmiast, niestety znów potwierdzi się fakt, że niską temperaturą nie da się "przytrzymać elektronów" w stanie wzbudzonym na dłużej. Wyłączam lampę ...

Wyłączyłem źródło promieniowania UV i o dziwo świecenie substancji nie znikło natychmiast. W chwilę po zaniku światła UV substancja nadal jasno świeci intensywnym, żółtym światłem.

Po ochłodzeniu roztworu i zaabsorbowaniu promieniowania UV część elektronów nie powróciła natychmiast do stanu podstawowego. Po wyłączeniu lampy UV jeszcze przez kilka sekund mogłem obserwować świecenie substancji. Czas powrotu elektronów w zimnej substancji zwiększył się z niemierzalnie krótkiego do nawet kilku sekund.

Zjawisko, w którym substancja po naświetleniu i zaniku źródła promieniowania naświetlającego jeszcze przez jakiś czas świeci nazywa się Fosforescencją. Efekt ten wykorzystuje się bardzo często np. w zegarkach ze świecącą tarczą, lub w farbach, które świecą w ciemności. Wszystkie te materiały wymagają wcześniejszego naświetlenia światłem niekoniecznie ultrafioletowym.

Natomiast zjawisko fluorescencji wykorzystuje się w powszechnie stosowanych lampach gazowych, w których świeci gaz emitujący promieniowanie UV. Trafia ono na materiał fluorescencyjny, którym pokryta jest bańka lampy. Dopiero ten materiał emituje widzialne światło.