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¿Cómo brillan las cosas en la oscuridad?

Hay muchas cosas que brillan en la oscuridad (barras luminosas, pintura, juguetes ), y me pregunto cuál es la física que hay detrás de ellas. Cómo almacenan estos materiales la energía luminosa y la emiten después cuando oscurece?

¿Qué determina la longitud o longitudes de onda del resplandor? ¿Existe un límite en la cantidad de energía que se puede almacenar y recuperar en estos materiales? ¿Emiten calor además de luz?

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En realidad, hay muchos mecanismos diferentes. Se agrupan bajo el término luminiscencia . Probablemente esté pensando en la fosforescencia y la fluorescencia.

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lurks Puntos 1179

Este fenómeno se denomina fosforescencia. Los electrones del material son empujados a estados de excitación por la luz y luego vuelven a caer, emitiendo luz con una frecuencia característica correspondiente a la energía de la transición. Es análoga a la fluorescencia, pero mientras que ésta es un proceso muy rápido, la fosforescencia se retrasa debido a que la transición electrónica implicada está "prohibida" (en la práctica, esto significa baja probabilidad a temperaturas distintas de cero). Por tanto, el proceso por el que todos los átomos o moléculas del material vuelven a su estado básico se prolonga durante minutos u horas.

Nota: Las barras luminosas son un asunto diferente, ya que emplean un tinte fluorescente orgánico y un agente oxidante.

Resumen:

Longitud de onda: determinada por la energía de la transición electrónica.

Límite de energía: Con el tiempo se llega a un punto de saturación en el que el material está totalmente excitado.

Emisión de calor: probablemente.

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¿Cómo se llama el mecanismo que "prohíbe" la transición?

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whoplisp Puntos 761

Cuando se excita la fluorescencia con luz (por ejemplo, luz azul), el fotón entrante empuja un electrón a un estado superior. Por lo general, siempre se excitan también los estados vibratorios (movimiento de los átomos de las moléculas). Por lo tanto, el fotón emitido tiene menor energía (por ejemplo, la luz verde). La energía perdida (conversión interna) calienta el disolvente o la red. El cambio de frecuencia (del azul al verde) se denomina Cambio de Stokes .

Las personas trazan estos niveles de energía en Diagramas Jablonski . Robé esto de http://biophys.med.unideb.hu/old/pharmacy/fluorescence_print.pdf Jablonski diagram

Sólo se pueden excitar tantos electrones como haya en el material. Esto significa que las gafas láser absorbentes no son seguras para el láser pulsado de alta potencia. Los primeros fotones del pulso saturarán todos los electrones de las gafas y el resto del pulso puede avanzar hacia los ojos y causar daños.

En un barra luminosa la excitación se realiza mediante energía química. El peróxido de hidrógeno divide alguna molécula orgánica y una de las moléculas excitadas de dióxido de carbono producidas puede transferir su energía a un fluoróforo. Una vez vi un experimento en el que los productos químicos del palo luminoso se añadían al té y la clorofila del té empezaba a brillar en rojo.

La única razón que se me ocurre ahora mismo por la que alguien querría almacenar energía de esta manera es para poder acceder a ella a la velocidad de la luz. En los láseres pulsados de alta potencia se bombean cristales especiales al estado superior y la energía puede convertirse de repente en fotones. Así es posible crear pulsos con petavatios de potencia.

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