ルミネセンス

I

プロローグ

物質が、燃焼以外の仕組みで発光する現象。したがって、燃焼に必要な温度よりも低い温度で光を放出する。ルミネセンスの身近な例は、発光腕時計の文字盤の光である。ルミネセンスに対して、加熱物体による発光は白熱放射とよぶ。

II

発光の2段階

ある物体がさまざまな種類のエネルギーを吸収するとき、エネルギーの一部は光として放出される。この過程には次のような2つの段階がある。

(1)入射したエネルギーが材料の原子の電子を励起し、電子を内殻の軌道から外殻の軌道にジャンプさせる。

(2)電子がもとの状態にもどるときに、フォトンつまり光が放射される。

この2つの過程の間の時間間隔は、10万分の1秒以下と短いこともあれば、数時間と長いこともある。間隔が短いとき、この過程は蛍光とよばれ、間隔が長いとき、この過程はリン光(燐光)とよばれる。どちらの場合も、えられる光のエネルギーはいつも励起エネルギーよりも小さく波長が長い。

蛍光もリン光も、実用的な用途がある。テレビ受像機の画面は、陰極線で励起されるとひかる蛍光材料(→ CRT)がぬられている。蛍光灯の内壁は、光源にふくまれる目にみえないが強烈な紫外線を吸収して可視光を放出する塗料でおおわれている。誘導放出とよばれる特殊な型の蛍光は、レーザーが動作するときにみられる。

III

ルミネセンスの種類

化学ルミネセンスは化学反応によっておこる。黄燐(おうりん)が空中で酸化するときに緑のルミネセンスが放出されるのはその一例である。ホタルのように、化学反応が生命の中でおこるとき、その過程は生物発光とよばれる。

摩擦ルミネセンスとは、ある種の材料を切断したり、ひっかいたり、引きちぎったりしたときにおこるルミネセンスである。電子ルミネセンスは、放電の通り道にある気体によっておこるルミネセンスである。稲妻や蛍光灯の光がその例である。光ルミネセンスは、可視光や紫外線がリン光塗料のような材料を照射したときに発生するルミネセンスである。

X線ルミネセンスは、X線が材料を照射したときに発生するルミネセンスである。X線透視装置のスクリーンに応用されている。いくつかの有機液体で観察される音ルミネセンスは、ある種の液体で観察され、超高周波の音波あるいは超音波でつくられるルミネセンスである。→ 光：稲妻：量子論：放射