Как называется материал светящийся в темноте

Фосфоресценция — это особый тип фотолюминесценции. В отличие от флуоресцентного, фосфоресцентное вещество излучает поглощённую энергию не сразу. Большее время реэмиссии связано с «запрещёнными» энергетическими переходами в квантовой механике. Поскольку такие переходы наблюдаются реже в обычных материалах, реэмиссия поглощенного излучения проходит с более низкой интенсивностью, и в течение длительного времени (до нескольких часов).

Изучение фосфоресцентных веществ началось примерно со времени открытия радиоактивности (1896 год).

Содержание

Механизмы фосфоресценции [ править | править код ]

Говоря простым языком, в отличие от флуоресценции, фосфоресценция — это процесс, в котором энергия, поглощенная веществом, высвобождается в виде света относительно медленно.

Фосфоресценция кристаллов [ править | править код ]

Люминесценция кристаллов зависит от наличия в них примесей, энергетические уровни которых могут служить уровнями поглощения, промежуточными или излучательными уровнями. Роль этих уровней могут выполнять также энергетические зоны (валентная и проводимости). Кристаллы, обладающие способностью к люминесценции, называются кристаллофосфорами. Возбуждение светом, электрическим током или пучком частиц создаёт в них свободные электроны, дырки и экситоны. Они могут захватываться ловушками – атомами примесей или оседать на дефектах кристаллической решётки. В этом случае рекомбинация (а значит, и свечение) электронов и дырок наступают не мгновенно, а спустя достаточно длительное время, что будет соответствовать длительности фосфоресценции. Для ускорения освобождения электронов из ловушек можно приложить дополнительную энергию, например, использовать нагрев. Примеси и дефекты кристаллической решетки выступают также и в роли тушителя люминесценции, «забирая» у электронов энергию возбуждения.

Фосфоресценция органических молекул [ править | править код ]

Фосфоресценция органических молекул связана с запрещенными переходами между энергетическими уровнями разной мультиплетности. Электронные переходы в молекулах удобно описывать с помощью диаграммы Яблонского. При поглощении энергии молекула переходит из основного синглетного состояния S в возбуждённое синглетное S1. В таком возбуждённом состоянии молекула может пребывать порядка нескольких наносекунд, и сразу же освобождается от лишней энергии, которая либо уходит в тепло, либо испускается в виде света – так называемая быстрая флуоресценция.

Но у некоторых молекул запрет между переходами разной мультиплетности частично снимается за счёт наличия в них тяжелых атомов, например, атомы йода позволяют молекулам эритрозина хорошо переходить из возбуждённого синглетного состояния S1 в возбуждённое триплетное T1. Такой переход называют интеркомбинационной конверсией. Находясь в T1-состоянии, молекулы уже не могут быстро вернуться в основное состояние S, т.к. такой переход запрещён, поэтому свечение, обусловленное такими переходами, достаточно продолжительное – несколько микросекунд и дольше. Так как уровень T1 лежит ниже по энергии, чем S1, фосфоресценция всегда смещена от флуоресценции в длинноволновую область.

где S – синглетное состояние, T – триплетное состояние, индексы обозначают наличие возбуждения (0 для основного, 1 для возбужденного состояния). Поскольку синглет-триплетные переходы имеют квантово-механический запрет, время жизни возбужденного состояния при фосфоресценции составляет порядка 10 −2 −10 −4 с, в отличие от флуоресценции, для которой время жизни возбужденного состояния составляет 10 −7 −10 −8 с.

Возможна и ситуация, когда молекула обратно переходит из T1-состояния в S1-состояние, получив дополнительную энергию за счет нагрева, либо прореагировав с другими молекулами. Тогда будет наблюдаться флуоресценция, но с продолжительностью свечения фосфоресценции. Такое свечение называют замедленной (длительной) флуоресценцией, и оно фосфоресценцией, несмотря на критерий длительности, не считается.

Отличия от других видов люминесценции [ править | править код ]

Некоторые из «светящихся в темноте» материалов светятся не из-за того, что они фосфоресцентны. Например, «светящиеся палочки» светятся за счет хемилюминесцентного процесса, который иногда ошибочно принимают за фосфоресценцию. В хемилюминесценции вещество переходит в возбужденное состояние за счет химической реакции (а не за счет поглощения света как в фосфоресценции). Энергия возбужденного состояния передается затем молекуле красителя, называемого (сенсибилизатором или флюорофором), которая затем флуоресцирует, переходя в основное состояние.

Читайте также:  Навес или гараж что лучше

Любопытно, что хорошо известное свечение белого фосфора при контакте с воздухом, давшее название самому явлению фосфоресценции, также является не фосфоресценцией, а хемилюминесценцией, сопровождающей процесс окисления фосфора.

Не следует также путать фосфоресценцию с радиолюминесценцией — свечением люминофора под воздействием радиоактивных изотопов, которые применялись, либо продолжают применяться в военной технике прежних лет для нанесения светящегося в темноте покрытия на циферблаты и стрелки часов, шкалы и стрелки приборов, изготовлении сувениров и т. п.

Люминесцентная краска отличается особыми свойствами, которые дают свечение при слабом освещении и в темное время суток. В течение некоторого времени она копит свет и потом отдает его на протяжении 8-12 часов. Это позволяет создавать различные эффекты на обработанной поверхности. Получаются оригинальные световые эффекты или изображения. Так вы можете создать единственный световой акцент или целую композицию.

Принцип действия и сферы применения

Светящаяся краска сохраняет яркость на нанесенной поверхности после отключения света или с наступлением темноты. Эту способность получает любой предмет в интерьере, если на него нанести специальный состав. В магазинах такая краска часто называется люминесцентной, люминофорной или флуоресцентной.

Люминесцентные краски накапливают свет из внешних источников на протяжении дня, а с наступлением темноты начинают его излучать. При этом цикл действия может продолжаться в течение долгих лет. Все это благодаря пигменту, называющемуся люминофором. Это физически устойчивый порошок, обладающий стабильным химическим функционалом.

Срок использования люминофора превышает 30 лет. Его можно использовать как для работы в интерьере, так и для отделки фасада.

Светящаяся краска получается путем смешения с прозрачным лаком. Именно он влияет на спектр использования эмали. Она применяется для следующего:

  • декоративной отделки стен и полов в кафе, ресторанах и ночных клубах;
  • фосфорная краска используется для таких предметов интерьера, как диваны, столы и стулья;
  • люминесцентные детали в элементах театральных костюмов и гриме;
  • в живых и искусственных композициях из цветов;
  • на одежде и аксессуарах в качестве логотипов;
  • для окрашивания оконных рам и беседок, а также для других деревянных конструкций;
  • в качестве тюнинга автомобилей и велосипедов;
  • на одежде спецслужб и дорожных знаках.

В последнее время светонакопительная краска используется для декоративного оформления отдельных помещений. Она наносится на поверхности в виде рисунка, который проявляется только при выключенном свете. Профессиональные дизайнеры рекомендуют различные оттенки для разнообразия интерьера.

Основные разновидности

Не существует официально принятой классификации этой краски. Но по типу действующего вещества можно выделить следующие ее виды:

  • Флуоресцентная. Ее свечение проявляется только в лучах ультрафиолета. Зачастую она используется в оформлении экстерьера, ночных клубов и для тюнинга автомобилей. Для нее применяют акриловые лаки, что делает эмаль экологически безопасной для здоровья людей. Светящиеся в темноте пигменты могут быть различных оттенков. Но самыми эффектными являются зеленые, желтые, розовые и красные тона.

  • Люминесцентная. Это наиболее распространенная краска, которая светится в темноте. Ей хватает только 20 минут воздействия дневного или искусственного света. Затем получаются поверхности, светящиеся в темнота в течение всей ночи. Обычно ее используют в качестве дорожной разметки или на заграждениях на строительных объектах. После применения фотолюминесцентная краска существенно повышает безопасность нахождения на промышленных объектах.

  • Фосфорицирующая. Из-за содержания фосфора она опасна для здоровья. Из-за этого ее используют редко и только для покраски внешних элементов зданий, автомобилей. По возможности ее заменяют на другие виды отделки со светящимися элементами.

По степени прозрачности пигмента выделяют полупрозрачные, практически незаметные при дневном свете, и цветные эмали, которые видны в дневное время и отличаются более широким цветовым спектром.

При выборе краски ориентируйтесь на материал покрытия. Для поверхностей из ПВХ подойдет краситель с полиуретаново-минеральными смолами, так как они усиливают сцепление. Для покраски клумб часто используют эмаль на водно-акриловой основе. Она не наносит вреда растениям. А для бассейнов и водоотводов подойдет водостойкая основа, содержащая флуоресцентные чернила.

Читайте также:  Ключи для сантехники фото

На видео: характеристики и применение светящейся краски.

Особенности флуоресцентной краски

Краску также называют невидимой или ультрафиолетовой. Флуоресцентные чернила не позволяют ей светиться самостоятельно с наступлением темноты. Чтобы получился световой эффект, потребуется воздействие ультрафиолета. При попадании на нее искусственного света остается обычный вид поверхности. В состав входят не только флуоресцентные чернила, но и прозрачная основа.

Пигменты краски представлены порошкообразным красителем, который выполнен из термопластичных смол. Красящий состав можно наносить на поверхности из стекла, металла, древесины, пластика и текстиля. Его можно нанести даже на цветы, которые светятся в темноте. Состав, включающий флуоресцентные чернила, нетоксичен. Он полностью безопасен для здоровья людей и животных, с успехом используется в отделке жилых помещений.

Важно смотреть, как называется продукт и какой состав он имеет. У светящейся краски должен быть продукционный сертификат и паспорт безопасности. Остерегайтесь подделок, так как они могут быть слишком токсичными из-за большого количества фосфора в составе.

Советы по нанесению

Наиболее удобным вариантом является баллончик, который распыляется практически на все поверхности. Фосфоресцентная краска должна наноситься ровным слоем на ровную и сухую поверхность. Ее необходимо тщательно перемешать, ведь люминофор может выпадать в виде осадка. Затем лучше нанести второй слой. Интервал между их покрытием должен составлять около 1,5 часов.

Электролюминесцентная краска наиболее ярко проявляется на однотонной поверхности со светлыми оттенками. Поэтому в большинстве случаев поверхность покрывают белым грунтом.

Если вы планируете использовать фосфоресцирующие краски, соблюдайте меры предосторожности. Фосфор крайне опасен для здоровья, поэтому такие составы используются для улицы или в хорошо проветриваемом помещении. Необходимо надеть перчатки, защитные очки и респиратор.

Светящуюся краску все чаще используют в различных областях, включая отделку интерьера. При работе используйте определенные пропорции и соблюдайте простой технологический процесс. В этом случае ничего не будет угрожать вашему здоровью, а поверхность получится качественной.

Как сделать воду с эффектом свечения (2 видео)

Предметы и вещества, которые умеют сами по себе светиться в темноте, всегда удивляют и притягивают внимание. Ведь это так удивительно, что им не требуется никакого внешнего источника питания, чтобы быть видимыми в кромешной тьме. Помните, как глядя в детстве на фосфорные часы, каждый мечтал получить такие же в подарок? Не обязательно фосфорные, конечно, можно и с другим веществом – главное, чтобы светились. Даже не обязательно, чтобы это были часы – главное чтобы эта вещь светилась сама по себе каждую ночь. Теперь нам будет легче разобраться, какие светящиеся вещества и предметы стоит уносить к себе в дом, а от каких лучше держаться подальше: ведь мы подготовили целый список веществ и предметов, которые светятся в темноте. Одни из них издают флуоресцентное свечение сами по себе, другие – под воздействием черных ламп.

Это интересно: черные лампы – это вовсе не лампы, покрашенные в черный цвет, а лампа, работающая в длинноволновой часть ультрафиолетового диапазона. Наши глаза плохо воспринимают электромагнитные волны данного диапазона, поэтому свет черной лампы для нас почти невидим.

Радий. Это радиоактивный элемент, который по мере распада излучает бледно-синее свечение. Радий использовался для создания светящихся красок, которые, как правило, бывают зеленого цвета. Первооткрывателем радия считается Мария Кюри. Изначально радий считался полезным элементом, и активно использовался в промышленном производстве: добавлялся в краски и продукты питания. Остается лишь посочувствовать постоянным потребителям этих товаров: радий обладает огромной токсичностью и имеет свойства накапливаться в организме, разрушая костную ткань.

Плутоний. Не все радиоактивные элементы светятся сами по себе. Плутоний, например, издает свечение, только когда взаимодействует с кислородом в воздухе. Он дает темно-красный свет, похожий на горящий уголек. Основное свое применение плутоний нашел в ядерном оружии и в качестве топлива на АЭС. Кстати, за все время испытаний ядерных бомб в атмосферу попало около 5 тонн плутония, который постепенно рассеялся по всему миру.

Читайте также:  Подтягивания в дверном проеме

Фосфор. Всем известный фосфор, как и плутоний, реагирует с кислородом и только после этого дает свечение жутко-зеленого света. Хотя фосфор светится, он не является радиоактивным.

Радон. Накачав этот газ в комнату, вы его даже не увидите. Но стоит только включить кондиционер на минимальную температуру и немного подождать, как воздух вокруг начнет светиться. Сначала он станет желтым, а при еще большем охлаждении – оранжево-красным. Но наблюдать эту красоту всё-таки лучше на расстоянии – радон является радиоактивным газом, который, попадая в организм человека, способствует развитию рака легких.

Актиний. Актиний – чрезвычайно редкий элемент. По подсчетам специалистом, всего в коре нашей планеты находится около 2600 тонн актиния. Если всё-таки умудриться собрать достаточное количество актиния, то можно невооруженным глазом увидеть, что в темноте он издает нежно-голубое свечение.

Тритий. Этот радиоактивный элемент является изотопом водорода. Тритий можно встретить в часах с подсветкой, оружейных прицелах, а так же в качестве генератора энергии для автономных датчиков. Некоторые фирмы даже выпускают тритиевые брелки, которые светятся в темноте. Но здесь есть маленькая хитрость – сам тритий не светится, а испускает электроны, которые попадают на специальное вещество, атомы которого при возбуждении начинают светиться. Такое вещество называется люминофором. По такому принципу работает, например, брелок на картинке ниже.

Тритиевый брелок | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glowring2.jpg

Но как же быть с радиоактивностью? Неужели тритиевые брелки покупают только самоубийцы? Вовсе нет – энергия выделяемых тритием электронов настолько мала, что без проблем задерживается защитным стеклом и знакомым нам люминофором.

Предметы и существа.

Светиться могут не только редко встречающиеся и недоступные обычному человеку химические элементы, но и вполне обыденные вещи и существа.

Грибы. На сегодняшний день науке известно около 70 видов светящихся в темноте грибов, но, наверняка, в природе существует ещё немало неоткрытых видов. Некоторые из них светятся едва заметно, другие же заметны с нескольких десятков метров. Происходит это благодаря биолюминесценции – способности живых организмов светиться при помощи протекающих внутри химических реакций.

Старые пни. Не случайно старые пни в данном списке идут сразу же после грибов, потому что в их свечении виноваты именно грибы. Трухлявые пни и гнилушки являются отличным домом для многих видов грибов, среди которых нет-нет, да и попадутся светящиеся грибы. Через некоторое время они оккупируют весь пень, создавая в темноте совершенно невероятную иллюзию.

Светляки. С обычным ничем не примечательным в дневное время суток жучком с наступлением ночи происходят удивительные перемены – кончик его тела вдруг начинает испускать зеленый свет, который образуется благодаря окислению вещества люциферина.

Разве можно себе представить, что ночью этот жучок светится необычным зеленым светом?

Медузы. Казалось бы, что общего между светляками и медузами? Первые живут на поверхности в травке, а вторые обитают в океанах на глубине нескольких километров под чудовищным давлением. Оказывается, и те, и другие умеют светиться в темноте благодаря всё тому же веществу – люциферину.

Это интересно: способностью к свечению обладают многие морские обитатели. Например, планктон, который собирается в огромные светящиеся стаи. По ночам такие светящиеся облака видны даже из космоса!

Белая бумага. Если вы совсем отчаялись найти хоть что-нибудь светящееся, можете открыть письменный стол и взять оттуда простой лист белый бумаги. Не пытайтесь рассмотреть его в темноте – ничего не увидите. Но в этом случае нам на помощь придет черная лампа. В состав белого листка входят отбеливающие агенты, которые при воздействии ультрафиолетом начинают светиться ярко-синим цветом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector