Fluorescence un fosforescencija ir divi mehānismi, kas izstaro gaismu, vai fotoluminiscences piemēri. Tomēr abi termini nenozīmē vienu un to pašu un nerodas vienādi. Gan fluorescējošā, gan fosforizējošā molekulās absorbē gaismu un izstaro fotonus ar mazāku enerģiju (ilgāk viļņa garums), bet fluorescence notiek daudz ātrāk nekā fosforescence un nemaina elektroni.
Šeit aprakstīts, kā darbojas fotoluminiscence, un apskatīts fluorescences un fosforescences process ar visiem gaismas emisijas veidiem pazīstamiem piemēriem.
Fotoluminiscence rodas, kad molekulas absorbē enerģiju. Ja gaisma izraisa elektronisku ierosmi, molekulas tiek sauktas satraukti. Ja gaisma izraisa vibrāciju ierosmi, molekulas tiek sauktas karsts. Molekulas var uzbudināties, absorbējot dažādu veidu enerģiju, piemēram, fizisko enerģiju (gaismu), ķīmisko enerģiju vai mehānisko enerģiju (piemēram, berzi vai spiedienu). Gaismas vai fotonu absorbēšana var izraisīt molekulu karsšanos un satraukumu. Kad satraukti, elektroni tiek paaugstināti līdz augstākam enerģijas līmenim. Kad viņi atgriežas zemākā un stabilākā enerģijas līmenī, fotoni tiek atbrīvoti. Fotoni tiek uztverti kā fotoluminiscence. Divi fotoluminiscences veidi ietekmē fluorescenci un fosforescenci.
Fluorescencē, tiek absorbēta augstas enerģijas (īsa viļņa garuma, augstas frekvences) gaisma, elektronu ievedot ierosinātās enerģijas stāvoklī. Parasti absorbētā gaisma ir iekšā ultravioleto staru diapazons, Absorbcijas process notiek ātri (ar intervālu 10-15 sekundes) un nemaina elektronu griešanās virzienu. Fluorescence notiek tik ātri, ka, izslēdzot gaismu, materiāls pārstāj kvēlot.
Fluorescences izstarotās gaismas krāsa (viļņa garums) ir gandrīz neatkarīga no krītošās gaismas viļņa garuma. Papildus redzamajai gaismai tiek izlaista arī infrasarkanā vai IR gaisma. Vibrācijas relaksācija izstaro IR gaismu apmēram 10-12 sekundes pēc negadījuma starojuma absorbcijas. Atbrīvošanās no elektrona zemes stāvokļa izstaro redzamu un IR gaismu un notiek apmēram 10-9 sekundes pēc enerģijas absorbcijas. Viļņa garuma starpību starp fluorescējoša materiāla absorbcijas un emisijas spektriem sauc par tā Stoksa maiņa.
Luminiscences gaismas un neona zīmes ir fluorescences piemēri, tāpat kā materiāli, kas mirdz melnā gaismā, bet pārstāj kvēlot, kad ultravioletā gaisma ir izslēgta. Daži skorpioni fluorescēs. Viņi mirdz, kamēr ultravioletais gaisma nodrošina enerģiju, tomēr dzīvnieka eksoskelets to nedara ļoti labi aizsargājiet to no starojuma, tāpēc jums nevajadzētu ļoti ilgi ieslēgt melnu gaismu, lai redzētu skorpionu kvēlot. Daži koraļļi un sēnītes ir dienasgaismas. Daudzas marķiera pildspalvas ir arī dienasgaismas.
Tāpat kā fluorescencē, fosforējošs materiāls absorbē augstas enerģijas gaismu (parasti ultravioleto), izraisot elektronu pārvietošanos augstākas enerģijas stāvoklī, bet pāreja atpakaļ uz zemākas enerģijas stāvokli notiek daudz lēnāk, un var mainīties elektronu griešanās virziens mainīt. Var šķist, ka fosforizējoši materiāli mirdz vairākas sekundes līdz pat pāris dienām pēc gaismas izslēgšanas. Fosforescences ilgums ilgāk nekā fluorescence ir tāpēc, ka ierosinātie elektroni lec uz augstāku enerģijas līmeni nekā fluorescences dēļ. Elektroniem ir vairāk enerģijas, ko zaudēt, un tie var pavadīt laiku dažādos enerģijas līmeņos starp ierosināto stāvokli un zemes stāvokli.
Elektrons nekad nemaina savu griešanās virzienu fluorescencē, bet to var izdarīt, ja apstākļi ir piemēroti fosforescences laikā. Šī griešanās var notikt enerģijas absorbcijas laikā vai pēc tam. Ja spin flip nenotiek, tiek uzskatīts, ka molekula atrodas vienreizējs stāvoklis. Ja elektronam tiek veikta griešanās, uzsitiet a tripleta stāvoklis veidojas. Trīskāršiem stāvokļiem ir ilgs kalpošanas laiks, jo elektrons nenokritīs zemākā enerģijas stāvoklī, kamēr tas neatgriezīsies sākotnējā stāvoklī. Šīs kavēšanās dēļ fosforējošie materiāli "mirdz tumsā".
Pistoles tēmēkļos tiek izmantoti fosforējoši materiāli, mirdz tumšās zvaigznēsun krāsu, ko izmanto zvaigžņu sienas gleznojumu izgatavošanai. Elementa fosfors mirdz tumsā, bet ne no fosforizēšanas.