Fluorescentie en fosforescentie zijn twee mechanismen die licht uitzenden of voorbeelden van fotoluminescentie. Echter, de twee termen betekent niet hetzelfde en gebeurt niet op dezelfde manier. In zowel fluorescentie als fosforescentie absorberen moleculen licht en zenden ze fotonen uit met minder energie (langer) golflengte), maar fluorescentie treedt veel sneller op dan fosforescentie en verandert de draairichting van niet de elektronen.
Hier is hoe fotoluminescentie werkt en een blik op de processen van fluorescentie en fosforescentie, met bekende voorbeelden van elk type lichtemissie.
Fotoluminescentie treedt op wanneer moleculen energie absorberen. Als het licht elektronische excitatie veroorzaakt, worden de moleculen genoemd opgewonden. Als licht vibratie-excitatie veroorzaakt, worden de moleculen genoemd heet. Moleculen kunnen worden opgewonden door verschillende soorten energie te absorberen, zoals fysieke energie (licht), chemische energie of mechanische energie (bijvoorbeeld wrijving of druk). Door licht of fotonen te absorberen, kunnen moleculen zowel heet als opgewonden worden. Bij opwinding worden de elektronen naar een hoger energieniveau gebracht. Als ze terugkeren naar een lager en stabieler energieniveau, komen er fotonen vrij. De fotonen worden gezien als fotoluminescentie. De twee soorten fotoluminescentie en fluorescentie en fosforescentie.
In fluorescentielicht met hoge energie (korte golflengte, hoge frequentie) wordt geabsorbeerd, waardoor een elektron in een aangeslagen energietoestand wordt getrapt. Meestal is het geabsorbeerde licht binnen het ultraviolette bereik, Het absorptieproces verloopt snel (over een interval van 10-15 seconden) en verandert de richting van de elektronenspin niet. Fluorescentie treedt zo snel op dat als je het licht uitdoet, het materiaal niet meer gloeit.
De kleur (golflengte) van door fluorescentie uitgezonden licht is bijna onafhankelijk van de golflengte van invallend licht. Naast zichtbaar licht komt er ook infrarood- of IR-licht vrij. Bij trillingsontspanning komt IR-licht ongeveer 10 uur vrij-12 seconden nadat de invallende straling is geabsorbeerd. De-excitatie naar de toestand van de elektronengrond zendt zichtbaar en IR-licht uit en treedt op ongeveer 10-9 seconden nadat de energie is opgenomen. Het verschil in golflengte tussen de absorptie- en emissiespectra van een fluorescerend materiaal wordt het genoemd Stokes verschuiven.
Fluorescentielampen en neonreclames zijn voorbeelden van fluorescentie, evenals materialen die gloeien onder een zwart licht, maar stoppen met gloeien zodra het ultraviolette licht is uitgeschakeld. Sommige schorpioenen gaan fluoresceren. Ze gloeien zolang een ultraviolet licht energie levert, maar het exoskelet van het dier niet bescherm het heel goed tegen de straling, dus je moet niet te lang een zwart licht aanhouden om een schorpioen te zien gloed. Sommige koralen en schimmels zijn fluorescerend. Veel markeerstiften zijn ook fluorescerend.
Net als bij fluorescentie, een fosforescerend materiaal absorbeert hoogenergetisch licht (meestal ultraviolet), waardoor de elektronen naar een hogere energietoestand gaan, maar de overgang naar een lagere energietoestand verloopt veel langzamer en de richting van de elektronenspin kan dat zijn verandering. Fosforescerende materialen kunnen enkele seconden gloeien tot een paar dagen nadat het licht is uitgeschakeld. De reden dat fosforescentie langer duurt dan fluorescentie is omdat de aangeslagen elektronen naar een hoger energieniveau springen dan voor fluorescentie. De elektronen hebben meer energie te verliezen en kunnen tijd doorbrengen op verschillende energieniveaus tussen de aangeslagen toestand en de grondtoestand.
Een elektron verandert nooit van spinrichting in fluorescentie, maar kan dat wel als de omstandigheden goed zijn tijdens fosforescentie. Deze spin-flip kan optreden tijdens opname van energie of daarna. Als er geen spin-flip optreedt, wordt het molecuul in een singlet staat. Als een elektron een spin ondergaat, draai a triplet staat is gevormd. Triplet-toestanden hebben een lange levensduur, omdat het elektron pas in een lagere energietoestand zal vallen als het terugkeert naar zijn oorspronkelijke toestand. Door deze vertraging lijken fosforescerende materialen "te gloeien in het donker".
Fosforescerende materialen worden gebruikt in vizieren, gloeien in de donkere sterren, en verf gebruikt om ster muurschilderingen te maken. Het element fosfor gloeit in het donker, maar niet door fosforescentie.