Différence principale - fluorescence vs luminescence

Fluorescence et luminescence les deux décrivent des processus où les matériaux émettent des photons sans que l'émission ne soit causée par la chaleur. Les différence principale entre la fluorescence et la luminescence est que la luminescence décrit tout processus où des photons sont émis sans que la chaleur en soit la cause, tandis que la fluorescence est, en fait, un type de luminescence où un photon est initialement absorbé, ce qui fait que l'atome est dans un état singulet excité. Lorsque l'électron retombe à l'état fondamental, un photon de plus faible énergie est émis.

Qu'est-ce que la luminescence

La luminescence fait référence au rayonnement de la lumière des matériaux, qui n'est pas causé par la chaleur. Une substance qui brille lorsque sa température a été élevée (telle qu'une barre de métaux rougeoyant au rouge), par conséquent, ne présente pas de luminescence.

La lumière est émise lorsqu'un électron dans un état excité "tombe" jusqu'à l'état fondamental. Lorsque ce processus se produit, un photon est émis, transportant une quantité d'énergie égale à l'écart énergétique entre les états. L'énergie qu'un photon transporte détermine sa longueur d'onde: si la longueur d'onde est dans la région visible du spectre électromagnétique, alors la « lumière » est vue.

Chimiluminescence est un type de luminescence où la lumière est émise en raison d'une réaction chimique. Au cours de la chimioluminescence, une réaction chimique produit des atomes avec des électrons dans des états excités. La lumière est émise lorsqu'ils tombent à l'état fondamental. Par exemple, luminol est un produit chimique qui subit une réaction chimique pour produire une molécule avec des électrons dans un état excité. Le fer présent dans l'hémoglobine dans le sang peut agir comme catalyseur de cette réaction. Par conséquent, le luminol est souvent pulvérisé sur les scènes de crime pour voir s'il y avait eu des traces de sang. S'il y avait du sang, une lueur bleuâtre est produite qui peut être vue dans l'obscurité pendant quelques secondes.

Le luminol (mélangé avec du peroxyde d'hydrogène) peut produire une lueur distinctive dans l'obscurité lorsque l'hémoglobine est présente

Luciférine est un produit chimique présent dans les lucioles, qui, lorsqu'il est oxydé, produit une lueur. De même, la lueur des méduses est produite par le composé aéquorine.

Électroluminescence est un autre type de luminescence qui se produit lorsque des électrons, accélérés par de forts champs électriques, entrent en collision avec un matériau et provoquent l'ionisation du matériau (comme dans le cas des tubes à décharge gazeuse), ou lorsque des électrons et des trous se recombinent dans un matériau semi-conducteur.

Qu'est-ce que la fluorescence

La fluorescence est elle-même un type de luminescence appelé photoluminescence. Ici, les électrons sont d'abord excités par un photon externe. L'électron excité peut avoir le même spin qu'au niveau du sol, ou le spin opposé. Lorsque les spins de tous les électrons du système finissent par être appariés, le système est dit être dans un maillot Etat. Lorsqu'il existe un ensemble d'électrons avec des spins non appariés, le système est dit être dans un triolet Etat.

L'électron excité peut alors remonter au niveau du sol en émettant un photon. Lorsqu'un électron est dans un état triplet excité, s'il émet un photon pour revenir à l'état fondamental, le processus est appelé phosphorescence. Lorsqu'un électron est à l'état singulet excité, lorsqu'il émet un photon pour revenir au niveau du sol, le processus est appelé fluorescence. Par rapport à la phosphorescence, les électrons passent des temps beaucoup plus courts dans leurs états excités en fluorescence.

Le processus de fluorescence se déroule en plusieurs étapes. Tout d'abord, l'électron excité tombe à un état d'énergie vibrationnelle inférieur, dans un processus nommé relaxation. Ensuite, un photon est émis lorsque l'électron tombe à l'état fondamental. Après l'émission de photons, l'électron subit à nouveau une relaxation pour tomber au niveau d'énergie vibratoire le plus bas à l'état fondamental.

Notez que lors des processus de relaxation, les électrons perdent de l'énergie mais les photons ne sont pas émis. Par conséquent, les photons émis lors de la fluorescence transportent moins d'énergie par rapport au photon absorbé. En conséquence, le spectre d'émission d'un matériau subissant une fluorescence est décalé vers des longueurs d'onde plus grandes par rapport à son spectre d'absorption. Ce décalage de longueurs d'onde est appelé Stokes change.

Dans lampes fluorescentes, les ondes ultraviolettes sont d'abord produites en faisant passer un courant électrique dans un gaz. Les rayons ultraviolets provoquent alors une fluorescence dans un revêtement appliqué à l'intérieur de l'ampoule.

Les lampes fluorescentes s'allument sous l'effet de la fluorescence

Différence entre fluorescence et luminescence

Mécanisme

Luminescence fait référence à tout mécanisme où les photons sont générés, sans apport de chaleur.

Fluorescence fait référence à un type spécifique de luminescence où l'énergie pour produire le photon provient de l'absorption d'un photon avec une énergie plus élevée. Un état singulet excité est produit dans les étages intermédiaires.

Échelle de temps

Dans luminescence processus, en général, un photon peut être émis après n'importe quel moment. La durée de vie de l'électron dans l'excité peut varier d'un processus à l'autre.

Dans fluorescence, la durée de vie de l'état excité est très faible. Par conséquent, les photons sont émis par les atomes peu de temps après l'absorption des photons incidents.

Image de courtoisie

« Le luminol et l'hémoglobine. Luminol brille dans une solution alcaline lorsque vous ajoutez de l'hémoglobine et de l'H2O2" par tout le monde au ralenti de Berlin, en Allemagne (http://www.flickr.com/photos/mgdtgd/140282001/) [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons

« Comparaison des ampoules fluocompactes de 105W, 36W et 11W. » par Tobias Maier (Travail personnel) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons