что светится в темноте кроме фосфора
Люминофор: состав,назначение и применение
Что такое люминофор
Люминофор — это порошкообразный компонент, преобразующий поглощенную им световую, механическую, тепловую энергии в световое излучение. В течение дня он накапливает свет, а в темноте излучает накопленный свет. Самое яркое сияние наблюдается первые полтора часа, затем начнет тускнеть. Чем дольше светящаяся краска поглощала свет, тем дольше будет исходить свечение. Чем выше концентрация люминофора, тем ярче будет свечение. Процесс поглощения и отдачи света светящимся веществом повторяется, вследствие чего люминесцентная краска послужит очень долго.
Этот порошок был создан почти треть столетия назад и потеснил фосфор из тех отраслей, где он раньше использовался. Первоначально этот порошок светился в темноте зеленовато-голубым или зеленовато-желтым цветом. Сейчас в него подмешивают красители для получения множества цветов и оттенков.
По своему действию люминесцентные и фосфоресцентные материалы очень похожи. Однако фосфор опасен для здоровья, в связи с этим используют его нечасто — для уличных работ. А материалы, содержащие люминофор не вредны для окружающей среды, они нетоксичны, не излучают радиацию, не взрывоопасны и не пожароопасны.
Люминесцентные краски часто путают с флуоресцентными. Но флуоресцентные светятся только под действием ультрафиолетовых ламп.
Банка с волшебством
Состав люминофора
Более распространенными считаются фотолюминофоры и электролюминофоры. Состав их смеси довольно сложен: алюминат стронция, активированный европием, диспрозием, иттрием.
Помимо люминофора, в состав светящейся краски входит бесцветный лак, являющийся главной составной материала. От вида лака (акриловый, алкидный, полиуретановый) ее долговечность.
Область применения светящихся красок
Люминофор в интерьере
Возможность применения люминофора в разных отраслях обуславливается его составом. По сути позволительно его использовать для любой поверхности — металлической, пластиковой, гипсокартонной, бетонной, керамической, стеклянной, деревянной и т.д. Краска, содержащая люминофор, вдохновляет на создание потрясающих декоративных элементов. С ее помощью можно придать необыкновенный вид плоскостям и вещам, что буквально окунет Вас в сказку. И такое чудо вполне осуществимо сделать самостоятельно в домашних условиях.
Как же можно использовать люминофор?
Светильник с люминофором в декоре
В общем, можно найти немало способов использовать люминесцентную краску по назначению.
Люминофор хром хамелеон — подсветка
Виды люминофора
По своему химическому составу вещество делится на неорганические (большинство из них относятся к кристаллофосфорам) и органические.
Неорганические люминофоры
Их свечение обуславливается зачастую наличием катионов. Применяются они в люминесцентных лампах, электронно-лучевых трубках, используются при изготовлении рентгеновских экранов, служат индикаторами радиации и т.д.
Органические люминофоры
А органические люминофоры используются для изготовления флуоресцентных красок, люминесцирующих материалов. А также их используют для люминесцентного анализа химики, биологи, медики и криминалисты.
По своим характеристикам люминофоры делятся на:
Самой большой распространенностью пользуется фотолюминофор — вид люминофора с определенными свойствами и длительно сохраняющий энергию. После ее накопления люминофор может долгое время отдавать ее в форме излучения — ультрафиолетового, инфракрасного или того, который виден глазу человека.
Именно люминофор типа фотолюминофор можно сделать своими руками.
Самостоятельное изготовление люминофоров
Для создания краски со светящимся эффектом необходимы люминофор, прозрачный лак и растворитель. Смешивать ингредиенты необходимо в стеклянной или керамической посуде.
Как сделать светящуюся краску дома:
Краску, сделанную таким способом, применяют и хранят так же, как лак подобного типа.
Есть интересный способ сделать светящийся порошок. Для этого понадобятся хвойный концентрат и борная кислота. Хвойный концентрат (не экстракт), да и борную кислоту можно достать во многих аптеках.
Кроме этого, люминофор можно изготовить, смешав родамин и борную кислоту, но качество продукта будет много хуже.
При работе будьте осторожны, работайте в перчатках и по возможности защитите глаза с помощью очков.
Иногда удобнее приобрести уже готовый люминофор. Это и быстрей, и не так трудоемко. Да и качество фабричной краски всегда намного лучше самодельной, и цвет сияния можно выбрать сразу, без опытов. Но если очень хочется побыть исследователем — дерзайте, экспериментируйте с цветами! Имея в запасе пару-тройку баночек люминесцентной краски и богатое воображение, легко можно создать неповторимый дизайн, модный тюнинг или необычную вещь.
А какое назначение для краски выберете Вы? 🙂
Какие вещества светятся в темноте?
Предметы и вещества, которые умеют сами по себе светиться в темноте, всегда удивляют и притягивают внимание. Ведь это так удивительно, что им не требуется никакого внешнего источника питания, чтобы быть видимыми в кромешной тьме. Помните, как глядя в детстве на фосфорные часы, каждый мечтал получить такие же в подарок? Не обязательно фосфорные, конечно, можно и с другим веществом – главное, чтобы светились. Даже не обязательно, чтобы это были часы – главное чтобы эта вещь светилась сама по себе каждую ночь. Теперь нам будет легче разобраться, какие светящиеся вещества и предметы стоит уносить к себе в дом, а от каких лучше держаться подальше: ведь мы подготовили целый список веществ и предметов, которые светятся в темноте. Одни из них издают флуоресцентное свечение сами по себе, другие – под воздействием черных ламп.
Это интересно: черные лампы – это вовсе не лампы, покрашенные в черный цвет, а лампа, работающая в длинноволновой часть ультрафиолетового диапазона. Наши глаза плохо воспринимают электромагнитные волны данного диапазона, поэтому свет черной лампы для нас почти невидим.
Радий. Это радиоактивный элемент, который по мере распада излучает бледно-синее свечение. Радий использовался для создания светящихся красок, которые, как правило, бывают зеленого цвета. Первооткрывателем радия считается Мария Кюри. Изначально радий считался полезным элементом, и активно использовался в промышленном производстве: добавлялся в краски и продукты питания. Остается лишь посочувствовать постоянным потребителям этих товаров: радий обладает огромной токсичностью и имеет свойства накапливаться в организме, разрушая костную ткань.
Фосфор. Всем известный фосфор, как и плутоний, реагирует с кислородом и только после этого дает свечение жутко-зеленого света. Хотя фосфор светится, он не является радиоактивным.
Радон. Накачав этот газ в комнату, вы его даже не увидите. Но стоит только включить кондиционер на минимальную температуру и немного подождать, как воздух вокруг начнет светиться. Сначала он станет желтым, а при еще большем охлаждении – оранжево-красным. Но наблюдать эту красоту всё-таки лучше на расстоянии – радон является радиоактивным газом, который, попадая в организм человека, способствует развитию рака легких.
Актиний. Актиний – чрезвычайно редкий элемент. По подсчетам специалистом, всего в коре нашей планеты находится около 2600 тонн актиния. Если всё-таки умудриться собрать достаточное количество актиния, то можно невооруженным глазом увидеть, что в темноте он издает нежно-голубое свечение.
Тритий. Этот радиоактивный элемент является изотопом водорода. Тритий можно встретить в часах с подсветкой, оружейных прицелах, а так же в качестве генератора энергии для автономных датчиков. Некоторые фирмы даже выпускают тритиевые брелки, которые светятся в темноте. Но здесь есть маленькая хитрость – сам тритий не светится, а испускает электроны, которые попадают на специальное вещество, атомы которого при возбуждении начинают светиться. Такое вещество называется люминофором. По такому принципу работает, например, брелок на картинке ниже.
Тритиевый брелок | https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glowring2.jpg
Но как же быть с радиоактивностью? Неужели тритиевые брелки покупают только самоубийцы? Вовсе нет – энергия выделяемых тритием электронов настолько мала, что без проблем задерживается защитным стеклом и знакомым нам люминофором.
Предметы и существа.
Светиться могут не только редко встречающиеся и недоступные обычному человеку химические элементы, но и вполне обыденные вещи и существа.
Грибы. На сегодняшний день науке известно около 70 видов светящихся в темноте грибов, но, наверняка, в природе существует ещё немало неоткрытых видов. Некоторые из них светятся едва заметно, другие же заметны с нескольких десятков метров. Происходит это благодаря биолюминесценции – способности живых организмов светиться при помощи протекающих внутри химических реакций.
Светляки. С обычным ничем не примечательным в дневное время суток жучком с наступлением ночи происходят удивительные перемены – кончик его тела вдруг начинает испускать зеленый свет, который образуется благодаря окислению вещества люциферина.
Разве можно себе представить, что ночью этот жучок светится необычным зеленым светом?
Медузы. Казалось бы, что общего между светляками и медузами? Первые живут на поверхности в травке, а вторые обитают в океанах на глубине нескольких километров под чудовищным давлением. Оказывается, и те, и другие умеют светиться в темноте благодаря всё тому же веществу – люциферину.
Это интересно: способностью к свечению обладают многие морские обитатели. Например, планктон, который собирается в огромные светящиеся стаи. По ночам такие светящиеся облака видны даже из космоса!
Белая бумага. Если вы совсем отчаялись найти хоть что-нибудь светящееся, можете открыть письменный стол и взять оттуда простой лист белый бумаги. Не пытайтесь рассмотреть его в темноте – ничего не увидите. Но в этом случае нам на помощь придет черная лампа. В состав белого листка входят отбеливающие агенты, которые при воздействии ультрафиолетом начинают светиться ярко-синим цветом.
Разница между фосфоресценцией и флуоресценцией
Мы можем путать термины флуоресценция и фосфоресценция, но это две разные вещи, как по сути, так и в их проявлении в повседневной жизни.
Оба явления связаны с излучением так называемого «холодного» света.
Начнем с определения света: это волна, следовательно, распространение энергии. Далее материя: она состоит из атомов, сами состоящих из ядра и электронов.
Флуоресценция
Это быстрое излучение света после поглощения энергии:
Эволюция энергетических уровней электрона во время флуоресценции.
В фазе 1 электрон освещается и переходит в возбужденное энергетическое состояние. В фазе 2 электрон теряет свою энергию в виде света.
Это явление происходит мгновенно: как только электрон захватывает энергию, он повторно излучает ее. Когда мы говорим «мгновенный», мы говорим о продолжительности в наносекундном диапазоне.
Это применение используется, например, «неоновыми» трубками (старыми, цветными) и «флуоресцентными» трубками (современными, белыми, без неона). Электричество возбуждает газ в трубке, который, в свою очередь, возбуждает отложения порошка на стенах: этот порошок будет излучать свет.
Вы можете попробовать: потрите люминесцентную лампу о шерстяной свитер в полной темноте, и вы увидите искры: статическое электрическое поле возбудит порошок, внутри которого будет незаметно светиться.
Это также флуоресценция, которая отвечает за блеск белой футболки при черном свете в ночных клубах или является причиной того, что определенные цвета называются «неоновыми цветами». В этих случаях невидимый ультрафиолетовый свет преобразуется в видимый свет флуоресцентными пигментами: поскольку падающий свет черный, а излучаемый свет является видимым, цвета кажутся яркими.
Фосфоресценция
Если флуоресценция быстрая, то фосфоресценция медленная: все объекты, которые продолжают светиться в темноте после воздействия света, функционируют по принципу фосфоресценции.
Разница заключается в снятии возбуждения: этап поглощения энергии такой же, но восстановление происходит через промежуточное состояние, называемое «триплетным состоянием»:
Перед возвращением в состояние покоя электрон проходит через промежуточное состояние. И именно этот отрывок занимает время. Попав в промежуточное состояние, он может вернуться в состояние покоя и испускать излучение, называемое фосфоресценцией.
Поскольку весь процесс занимает время, иногда несколько часов, фосфоресцирующие объекты могут светиться в темноте даже после выключения света.
Это случай со стрелками некоторых часов или светящийся игрушек, которые светятся в темноте. Кристаллы на фото в заголовке тоже являются примером фосфоресценции.
Нефосфоресцентные примеры
Обратите внимание, что некоторые старые предметы, такие как старые часы начала 20 века с фосфоресцирующими стрелками, использовались в качестве источника энергии не при воздействии света, а при радиоактивном распаде радия. Эти предметы сегодня больше не производятся, и их не рекомендуется носить с собой: радий радиоактивен и очень опасен.
Маленькие светящиеся палочки, которые нужно сложить пополам, разбить флакон и которые излучают химический свет в течение 8 часов, не фосфоресцируют, а флуоресцируют. Просто постепенно высвобождается энергия активации: медленная химическая реакция между несколькими соединениями, реакция которых называется хемилюминесценцией.
Вывод
Так что помните, что видимая разница со временем проявляется: флуоресценция короткая, а фосфоресценция длительная.
Это все из-за квантового поведения электронов и того, как медленно или быстро они избавляются от своей избыточной энергии.
Большинство фосфоресцирующих элементов, которые могут присутствовать в Вашем доме, содержат сульфид цинка, отвечающий за фосфоресценцию.
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. СВЕЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ
ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. СВЕЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ. Слово «люминесценция» произошло от латинского lumen – свет. Все источники света можно разделить на два типа. К первому относятся те, свечение которых обусловлено высокой температурой, ко второму – так называемое холодное свечение (к нему, как правило, и относят различные виды люминесценции).
Самый «универсальный» способ заставить тело испускать свет – сильно нагреть его. Так излучают свет сильно нагретая спираль электроплитки, раскаленная спираль электрической лампочки, Солнце и звезды, свечка, факел и другие горящие вещества и тела. Чем выше температура, тем более энергично движутся и сталкиваются атомы в веществе. При этом электроны в атомах возбуждаются и переходят на уровни с повышенной энергией. В этом состоянии электроны находятся недолго (миллиардные доли секунды), после чего они теряют избыток энергии. Эта потеря сопровождается испусканием кванта света – фотона, энергия которого как раз равна разности энергии электронов на двух уровнях ( см. также АТОМА СТРОЕНИЕ).
При нагреве тел электроны могут запасать (а затем испускать) разную энергию. Поэтому нагретое тело излучает фотоны разной энергии, то есть разного «цвета». Чем меньше энергия фотона, тем «краснее» свет, а чем энергия выше, тем свет «голубее». При очень слабом нагреве вещества фотоны в основном имеют малую энергию, которая соответствует инфракрасному участку спектра. Этот термин произошел от латинского infra – под. В 1800 английский астроном и оптик Вильгельм Гершель, перемещая чувствительный термометр вдоль солнечного спектра, неожиданно обнаружил, что максимум температуры наблюдается в самом низу, за пределами красного участка спектра, где глаз ничего не различает. Поэтому инфракрасное излучение с длиной волны ( l ) больше 700–750 нм (0,70–0,75 мкм) и энергией фотонов меньше 160 кДж/моль часто называют тепловым. Много инфракрасных лучей испускает, например, хорошо протопленная печка.
Если постепенно повышать температуру тела, оно начнет светиться. Зависимость интенсивности излучения от длины волны имеет форму колокола: она максимальна при некоторой длине волны и быстро спадает при ее увеличении и уменьшении. В соответствии с законом смещения, сформулированным в 1894 Вильгельмом Вином, с повышением температуры максимум излучения смещается в сторону меньших длин волн: l max = 2900/T мкм; одновременно резко возрастает интенсивность излучения. Так, печка, нагретая до 150° С (423 К) излучает инфракрасный свет с максимумом около 7 мкм, поэтому ее свет невидим (в области менее 0,75 мкм фотонов практически нет). Если через спираль от электроплитки (она сделана из нихрома – тугоплавкого сплава никеля, железа, хрома и марганца) пропускать все более сильный электрический ток, она начнет светиться. При 500–600° С появляется темно-красный свет, чуть заметный в темноте, при 600–800° С цвет становится вишнево-красным, при 800–1000° С – ярко-красным, при 1000–1100° С – желтым, а если вещество нагреть еще сильнее, оно начнет испускать белый свет («белое каление»). По цвету астроном может определить температуру звезды, а опытный металлург – температуру расплавленного металла. Правда, спираль плитки до белого каления нагреть не удастся – она еще раньше расплавится или сгорит на воздухе. А вот тугоплавкую и химически стойкую платину можно нагреть очень сильно; на расплавленную платину (1770° С) невозможно даже смотреть с близкого расстояния – настолько яркий свет она испускает. Вольфрамовая спираль обычной лампы разогрета примерно до 2600° С и максимум ее излучения приходится на 1 мкм. Поэтому спираль излучает больше красных фотонов, чем синих, и ее цвет желтоватый. В галогенных лампах спираль раскалена сильнее, и их свет ближе к белому.
Когда горит свеча или факел, светятся мельчайшие раскаленные частички угля в пламени. Их температура не так высока, поэтому пламя красноватое. Когда в прошлом веке появились первые газовые фонари, их пламенем сильно нагревали специальные «калильные сетки», изготовленные из оксидов тория, церия и других редких металлов. Раскаленные сетки испускали очень яркий свет, которым освещали по ночам улицы.
Сильно раскаленное тело, кроме инфракрасных и видимых лучей, испускает также ультрафиолетовые лучи с l l = 254 нм). Ультрафиолет убивает микробов, поэтому такие лампы называются бактерицидными; их устанавливают в больницах и поликлиниках и периодически включают для стерилизации помещения. Трубки этих ламп делают из специального стекла, пропускающего ультрафиолетовый свет.
Если трубку для лампы сделать из обычного стекла, но покрыть ее изнутри специальным составом – люминофором (в переводе – «несущий свет»), получится лампа дневного света. Люминофор, поглощая невидимый и вредный для глаз ультрафиолет, сам начинает светиться. Лампы дневного света часто имеют приятный желтоватый оттенок, приближающий его к солнечному; соответственно бывают люминесцентные лампы дневного, белого, тепло-белого и холодно-белого света. Эти лампы значительно экономичнее ламп накаливания: современная 11-ваттная люминесцентная лампа дает света столько же, сколько 75-ваттная лампа накаливания! Срок службы люминесцентных ламп также в 2–2,5 раза больше. Еще одно преимущество – трубка люминесцентной лампы чуть теплая, о нее невозможно обжечься, значит, уменьшается опасность возгорания или оплавления пластмассового светильника. Но есть у люминесцентных ламп и неприятная особенность: в них содержится немного ртути, и когда такие лампы просто выбрасывают на свалку, где они бьются, то это приводит к загрязнению воздуха и почвы ядовитым металлом.
Если к парам ртути в лампе добавить под давлением инертный газ, а трубку сделать из тугоплавкого кварцевого стекла, можно значительно повысить температуру в ней и получить лампу типа «горное солнце». Такие лампы используют в медицинских целях, а также для получения искусственного загара в зимнее время (особенно в северных районах России, где мало естественного солнечного ультрафиолета).
Ртутные лампы высокого давления, наподобие тех, что применяют в кабинетах физиотерапии, используют и для освещения улиц. Эти лампы двойные: внутри у них кварцевая лампа, а снаружи – большой стеклянный баллон, также покрытый изнутри люминофором, который излучает свет, несколько напоминающий дневной. Такие лампы могут иметь мощность в десятки киловатт; их используют для освещения площадей, стадионов, железнодорожных узлов – везде, где требуется создать хорошее освещение на большой площади. Для этой цели используют также ксеноновые лампы сверхвысокого давления.
В последние десятилетия для уличного освещения начали широко использовать натриевые лампы, дающие желтовато-оранжевый цвет. Свет в этих лампах испускают пары натрия (иногда с добавками других металлов). Свет этих ламп довольно далек от дневного, но зато они экономичнее, так как при той же затрате электроэнергии дают значительно большую освещенность.
В веществах-люминофорах могут происходить различные физические процессы. Чтобы люминофор светился, его надо возбуждать, т.е. подводить энергию. Делать это можно разными способами. Самый распространенный способ возбуждения – светом, видимым или ультрафиолетовым (фотолюминесценция). Электроны с избыточной энергией могут излучить свет практически сразу – за время порядка стомиллионной доли секунды после поглощения возбуждающего фотона. В таком случае излучение называется флуоресценцией – от названия минерала флюорита CaF2, у которого впервые обнаружено это явление. Флуоресцируют синеватым светом кристаллы нафталина на солнечном свету, зеленоватым светом – растворов флуоресцеина или эозина (эти красители иногда добавляют к шампуням и экстрактам для ванн), ярко светятся на солнечном свету особые краски бакенов, цветных афиш, деталей одежды, фломастеров (маркеров). Это так называемые дневные флуоресцирующие красители – органические соединения, поглощающие ультрафиолетовые и синие солнечные лучи и излучающие зеленые, оранжевые или красные. Сильной флуоресценцией обладает хинин, соединение с исключительно горьким вкусом. Он используется как лекарство от малярии, его также добавляют к различным тонизирующим напиткам. Малые добавки хинина придают напиткам чуть горьковатый привкус, а также. способность ярко светиться под действием ультрафиолетовых лучей!
Флуоресцирующие красители входят в состав многих моющих средств. Здесь они выполняют роль оптических отбеливателей. Их назначение – преобразовать ультрафиолетовую часть солнечного света в голубой, синий и фиолетовый свет. Таким образом они «подправляют» чуть желтоватый цвет ткани так, что она кажется чисто белой. Этот прием известен с древности, только вместо синтетических флуоресцирующих красителей раньше подкрашивали ткань синькой.
Иногда фотолюминесценция не исчезает сразу после прекращения действия источника возбуждения, а может продолжаться несколько секунд, минут, а иногда и часов. Это фосфоресценция (от латинского phos – свет и phoros – несущий). Фосфоресценцию органических молекул можно наблюдать только в специальных условиях в лабораториях. А вот неорганические фосфoры – это те самые люминофоры, которыми покрыты изнутри лампы дневного света. Чаще всего это различные оксиды, сульфиды, фосфаты и силикаты. Кроме этих веществ, в состав люминофора вводят активирующие добавки сурьмы, марганца, олова, серебра, меди и других тяжелых металлов. Примером могут служить (Zn,Sr)3(PO4)2·Sn, BaSi2O5·Pb. В мировом выпуске всех классов люминофоров их доля составляет примерно 90%.
От ламп дневного света не требуется, чтобы они светились после отключения от сети. Но бывают люминофоры с длительным послесвечением, их используют для покрытия циферблатов и стрелок измерительных приборов. Если такой люминофор длительного действия «насветить» несколько минут на солнце, то потом в темноте в течение нескольких часов он будет светиться – сначала ярко, потом все более тускло.
Люминофоры для экранов телевизоров, мониторов, осциллографов относятся к катодолюминофорам – они возбуждаются пучком электронов (раньше их называли катодными лучами). Еще в конце 19 в. были найдены вещества, ярко светящиеся под действием электронов. В настоящее время по масштабам мирового производства (сотни тонн в год) катодолюминофоры занимают второе место после ламповых люминофоров. Некоторые из них перестают светиться после прекращения возбуждения очень быстро; если бы, к примеру, люминофор на экране телевизора светился хотя бы секунду после того, как с него ушел «рисующий» изображение электронный луч, картинка на экране была бы полностью смазана. Другие люминофоры, наоборот, должны обладать послесвечением. Ими покрыты экраны с «памятью» (в некоторых осциллографах, радиолокационных трубках). Для получения цветного изображения используют люминофоры со специальными активаторами. Например, в цветных телевизорах синее свечение экрана может давать ZnS·Ag, зеленое – (Zn,Cd)S·Cu,Al, красное – Y2(O,S)3·Eu. Разработаны и другие композиции, в которых сочетание трех основных цветов в различных соотношениях дает миллионы разнообразных оттенков. Используются они и при производстве компьютеров – для экранов цветных мониторов (если посмотреть в сильную лупу на белый экран, можно увидеть цветные светящиеся точки – пиксели). К катодолюминофорам близки ретгенолюминофоры, которыми покрыты экраны в рентгеновских кабинетах – они светятся под действием рентгеновских лучей. Кроме уже упомянутых люминофоров, здесь могут использоваться CaWO4, BaSO4·Pb и другие.
В отдельный класс выделяют электролюминофоры – вещества, светящиеся под действием электрического поля. Они непосредственно преобразуют электрическую энергию в световую, потребляя очень малую мощность и обладая очень большим сроком службы. Однако светимость электролюминофоров мала, поэтому их используют обычно для световой сигнализации. Например, надпись «выход», светящаяся зеленым светом в концертных залах, театрах и кинотеатрах, – это как раз пример электролюминофора.
Наконец, последний класс люминофоров – радиолюминофоры, свечение которых возбуждается излучением естественных или искусственных радиоактивных препаратов. Такие люминофоры могут светиться годами, а срок их работы часто обусловлен разрушающим действием радиации на люминофор. Радиолюминофоры сыграли в свое время огромную роль в изучении явлений радиоактивности: до изобретения электроизмерительных приборов (ионизационной камеры, счетчика Гейгера – Мюллера) ими покрывали небольшие пластинки и затем в полной темноте подсчитывали число вспышек на пластинке, чтобы определить интенсивность излучения от разных источников. Раньше радиолюминофором служил тетрацианоплатинат(II) бария Ba[Pt(CN)4]·4Н2О. Под действием радиации в нем возбуждается яркая желто-зеленая люминесценция. Сейчас используют значительно более дешевые люминофоры, например, активированный медью сульфид цинка. Раньше радиолюминофором – светящимся составом постоянного действия с примесью радиоактивного препарата покрывали стрелки и цифры часов. Из-за вредности (в основном для рабочих, занятых на производстве) такие часы сейчас не делают.
Особую группу светящихся веществ составляют соединения, испускающие свет за счет энергии химических реакций. Это явление называется хемилюминесценцией. Светиться могут гнилушки, светляки, некоторые морские одноклеточные организмы. Светятся и многие морские животные, обитающие как на поверхности моря, так и в его глубине. Это примеры биолюминесценции – свечения в живых организмах. Причина всех описанных явлений – химические реакции, идущие с выделением энергии. Обычно эта энергия выделяется в виде тепла, но в редких случаях часть ее переходит в световую. В живых организмах такие реакции (как и все другие) регулируются ферментами.
Известны и неферментативные химические реакции, в ходе которых наблюдается хемилюминесценция. Еще в 1669 алхимик из Гамбурга Хенниг Бранд случайно открыл белый фосфор по его свечению в темноте. Впоследствии химики выяснили, что белый фосфор легко испаряется, и светятся его пары, когда они реагируют с кислородом воздуха. В результате был открыт совершенно новый класс химических реакций.
Свечение паров фосфора, хотя и привело к важному научному открытию, не имеет практического значения. Однако химики обнаружили, что при окислении некоторых органических веществ, например, перекисью водорода, энергия реакции почти со 100%-ной эффективностью преобразуется в световую. При этом наблюдается настолько яркая хемилюминесценция, что ее можно видеть даже при дневном освещении. Это явление используют, например, для производства игрушек и украшений. Их делают в виде прозрачных пластмассовых трубочек, в которых запаяна ампула с перекисью водорода, а также раствор дифенилового эфира щавелевой кислоты и флуоресцентный краситель. Если ампулу раздавить, эфир начнет окисляться, энергия этой реакции передается на краситель, который и светится. Его цвет может быть разным – оранжевым, голубым, зеленым – в зависимости от красителя. Чем быстрее идет реакция окисления, тем ярче свечение, но тем быстрее оно прекращается. Подбором компонентов получают яркое (можно читать в темноте) свечение, которое затухает в течение примерно 12 часов – для карнавала или дискотеки этого вполне достаточно.