Fosforescence

Fosforescence je jevem příbuzným k fluorescenci. Hlavním kritériem, kterým se od ní odlišuje, je délka vyzařování. Zatímco při fluorescenci dochází bezprostředně po excitaci k okamžitému (<=10^-8 s) vyzáření energie v podobě emise světla, tak při fosforescenci molekula v excitovaném stavu přechází do níže energeticky položeného metastabilního stavu, kde může setrvat delší dobu (sekundy až několik hodin).

Zářivým přechodem z metastabilního stavu do základního stavu se uvolní zbytková energie v podobě světla. Porovnání fluorescence a fosforescence se dá přirovnat k výkopu míče z údolí na kopec (obr. 1).

Obr. 1 : Schematické porovnání fluorescence a fosforescence

V případě fluorescence je míč v nestabilní poloze (excitovaný stav), z které okamžitě spadne zpět do údolí (základní stav). Při fosforescenci se míč skutálí do níže položené náhorní plošiny (metastabilní stav), tam může chvíli setrvat, a pak opět pokračovat v kutálení se zpět do údolí (základní stav).

Pro detailnější diskuzi povahy metastabilních stavů (tripletové stavy) odkazujeme čtenáře na odbornou literaturu.

Fosforescenční látky jsou prakticky vždy pevné; rigidní krystalická mřížka umožňuje snadnější konzervaci excitační energie v metastabilních stavech. Obecně platí, že fosforescenční látky jsou krystalické povahy, často obsahují kationty těžších kovů (baryum, stroncium) s příměsmi kovů vzácných zemin (europium, dysprosium, apod.).

Největší uplatnění nalézají fosforescenční látky v pigmentech, které se přimíchávají do signalizačních nátěrů.

Zajímavostí, která je spojena s fosforescenčními pigmenty, je záhada jihlavského podzemí z 90. let. Lidé, kteří se svítilnou vstoupili do chodeb jihlavského podzemí pozorovali po zhasnutí chaotické žlutozelené obrazce na stěnách, které přisuzovali nadpřirozeným silám. Později se našlo vysvětlení – chodby byly během druhé světové války natřeny speciálním nátěrem „Lichtgelb“, který měl za úkol poskytovat nouzové žlutozelené osvětlení v případě výpadku elektřiny v chodbě. Po druhé světové válce byla tato skutečnost zapomenuta.

Zvláštním případem stimulované fosforescence je termoluminiscence. Existují látky, které energii excitačního záření (kosmické záření, UV záření, přirozená radiace) dokáží díky přítomnosti poruch v krystalové mřížce skladovat po stovky až tisíce let. Typicky se jedná o minerály (některé druhy fluoritu) nebo pálenou keramiku. Aby se energie uložená v krystalové mřížce projevila v podobě emise světla, je nutné krystalovou mřížku zahřát. Množství světla vyzářené z pevné látky je přímo úměrné dávce přijatého excitačního záření (kosmické záření, radiace). Tímto způsobem lze vypočíst přijatou radiační dávku (využití v tzv. termoluminiscenčních dozimetrech), popřípadě známe-li radiační charakteristiku bezprostředního okolí (u keramiky můžeme zjistit množství přirozeně se vyskytujícího se izotopu 40K), pak můžeme vypočítat dobu, která uplynula od okamžiku vypálení keramiky. Toho se využívá při datování archeologických nálezů.