Věda a technika v pozadí
Luminiscenční stěna

Teorie

Luminiscenční jevy byly známy už ve starověku, kdy jich bylo používáno při nočních slavnostech. Pak byla příprava těchto látek několikrát zapomenuta a znovu objevena pro jejich omezené použití, neboť pro širší použití jako světelných zdrojů se ještě nehodily. Prudký rozvoj luminiscence a jejích technických aplikací souvisí těsně s rozvojem kvantové fyziky.

Luminiscencí rozumíme samovolné (spontánní) vyzařování fotonů pevnými, kapalnými nebo plynnými látkami. Podstata luminiscence spočívá v tom, že elektrony za určitých podmínek přecházejí náhodně z vyšších energetických hladin na hladiny nižší. Každý přechod elektronu představuje kvantum viditelného záření.

Látky u nichž se projevuje luminiscence, se nazývají luminofory. Jsou to převážně pevné látky patřící mezi polovodiče nebo izolanty. Nejznámější a nejvíce používané luminofory jsou sulfidy zinečnatý a kademnatý, v nichž jsou jako příměsi atomy Ag, Au, Cu, Mn aj. a alkalické halogenidy (např. NaCl, KCl, NaJ aj.) s příměsí atomů Tl, Ag, Ca aj. Tyto příměsi vytvářejí v luminoforech tzv. luminiscenční centra, v nichž dochází k emisi luminiscenčního záření.

Photinus pyralis.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.

Podle toho, jakým způsobem dodáváme luminoforu energii, rozlišujeme různé druhy luminiscence. Při fotoluminiscenci se energie dodává prostřednictvím fotonů viditelného nebo ultrafialového záření. Pohlcená energie se znovu vyzařuje ve formě světla, zpravidla o větší vlnové délce. Katodoluminiscence vzniká při bombardování luminoforu elektrony. V klasické CRT televizní obrazovce nebo v monitoru počítače se uplatňuje katodoluminiscence, při níž budí světlo luminoforu dopadající elektrony. Na vnitřní ploše obrazovky je speciálně upravená struktura tří typů luminoforů, které září červeně, zeleně a modře. Současnému pozorování těchto světel o různé intenzitě odpovídají požadované barevné odstíny televizního obrazu.

Elektroluminiscence vzniká působením elektrického pole. Triboluminiscence vzniká mechanickým působením na látku např. při roztírání třtinového cukru. O termoluminiscenci hovoříme u některých látek, které když je mírně zahřejeme na teplotu od 50 do 250 °C, tak vydávají studené světlo (na rozdíl od teplého světla, které vydávají všechna rozžhavená tělesa). Jsou to např. diamant, mramor nebo kazivec. Chemiluminiscence nastává při nižších teplotách při chemických reakcích. Pozorovat ji můžeme jako světélkování hmyzu, nálevníků, mikrobů nebo některých hub, ale také u látek anorganických jako fosfor, arsen nebo čerstvě ukrojená plocha sodíku a draslíku.

Chemoluminiscence.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.

Jestliže luminiscenční záření nastane již v době vybuzení atomů nebo molekul nebo v době kratší než 10^–8 s, mluvíme o fluorescenci. Projevuje se u některých látek, především u kapalin (nápadně u fluoresceinu). Vyzařování trvá prakticky, jen pokud je látka ozařována. U jiných látek, zejména pevných, trvá vyzařování mnohem déle, několik minut, ba i hodin po ozáření. Tento jev se označuje jako fosforescence, protože se nápadně projevuje u fosforu.