تابناکی

تابناکی یا فروزستی ، تابش فوتون‌های نور (فرابنفش، مریی یا فروسرخ) از یک جسم به دلیل‌گذار الکترونی الکترونهای برانگیخته از ترازهای بالا به پایین است. تابناکی دربرابر فروزندگی جای می‌گیرد. فروزندگی به تابش نور از جسم به دلیل گرما را گویند ولی در تابناکی دلیل تابش جسم، گرما نیست بلکه‌گذار اندرنواری الکترونی است.
ریشه واژه
در فارسی جسم‌هایی را که شباهنگام تا مدتی پس از قطع چشمه نوری می‌تابند، «شب‌تاب» گویند. اصطلاح لومینسانس نیز از واژه لاتین «لومن» به معنای «نور» گرفته شده‌است.
تاریخچه
تابناکی را نخستین بار فیزیکدانی به نام «ایلهارد وایدمن» در سال ۱۸۸۸ برای توصیف تمام پدیده‌های نور که صرفا به سبب افزایش دما به وجود نیامده‌اند، معرفی کرد.
گونه‌ها
گونه‌های گوناگون تابناکی بر اساس حالت برانگیختگی به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
فسفرسانس (پدیده Luminescence مواد نور افشا در تاریکی) منبع : ملا صدرا)
فسفرسانس و فلوئورسانس پدیده‌هایی هستند که در آن‌ها یک ماده خاص که بطور عام به آن فسفر گفته می‌شود پس از قرار گرفتن در مقابل نور مرئی یا غیرمرئی یا حرارت، تحریک شده، این انرژی را در خود ذخیره می‌کند و سپس آن انرژی را به صورت طیفی از امواج مرئی در طول مدت زمانی منتشر می‌نماید. اگر این به عنوان شباهت این دو پدیده باشد تفاوت آن‌ها در اختلاف زمانی بین این دو دریافت و تابش یا به عبارت دیگر دوام تابش است. اگر زمان تحریک کمتر از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد، این پدیده را فلوئورسانس می‌نامیم و اگر زمان تحریک بیش از ۱۰ به توان ۸- ثانیه باشد آن را فسفرسانس می‌نامیم. به عبارتی در فسفرسانس تحریک طولانی‌تر و تشعشع طولانی‌تری داریم و در فلوئورسنس تحریک کوتاهترتر و تشعشع کوتاه‌تری داریم.
در فلوئورسانس که نمونه آن نور مهتابی یا صفحه تلویزیون است تابش آنی است و تقریبا بلافاصله بعد از قطع نور تمام می‌شود. در حالی که در فسفرسانس ماده بعد از قطع نور نیز تا مدتی به تابش ادامه می‌دهد که مقدار آن بسته به ماده مورد استفاده می‌تواند از چند ثانیه تا چندین روز طول بکشد. در فلوئورسانس برانگیختگی میان دو تراز انرژی اصلی با انرژی‌های E1 و E2 اتفاق می‌افتد که جابجایی بین آن‌ها کاملا آزاد است. الکترون با دریافت انرژی بر انگیخته شده و به تراز E2 می‌رود و پس از 8 تا 10 ثانیه دوباره به تراز اول بر می‌گردد و فتونی با انرژی E2-E1 تابش می‌کند. اما در فسفرسانس ماجرابدلیل وجود یک تراز میانی کمی پیچیده‌تر است، این تراز که مابین تراز پایه و برانگیخته قرار دارد تراز نیمه‌پایدار می‌باشد و مانند یک دام برای الکترون‌ها عمل میکند. به خاطر شرایط خاص این تراز انتقال الکترون از آن به سایر ترازها ممنوع واحتمال آن بسیار کم است، بنابراین چنانچه الکترونی پس از برانگیختگی از تراز E2 در دام تراز نیمه‌پایدار بیفتد تا زمانی که به طریقی دیگر مجددا برانگیخته شود و به تراز E2 برگردد آنجا خواهد ماند. این اتفاق می‌تواند تحت تاثیر جنبشهای گرمایی اتمها یا مولکولهای مجاور یا برانگیختگی نوری روی دهد اما احتمال وقوع آن بسیار کم است. به همین دلیل چنین الکترونهایی تا مدت‌ها در تراز میانی می‌مانند (بسته به ساختار اتمی ماده و شرایط محیطی) وهمین عامل تاخیر در باز تابش بخشی از انرژی دریافت شده‌است.
تحریک این ماده‌ها به گونه‌های مختلف انجام می‌شود: بمباران فوتونی، الکترونها، یونهای مثبت، واکنشهای شیمیایی، گرما و گاهی اوقات (مخصوصا در جانداران) تنش‌های مکانیکی… راز کرمهای شب تاب در فسفرسانس است.
برای ساختن مواد درخشنده در تاریکی باید فسفری وجود داشته باشد که با استفاده از نور معمولی انرژی بگیرد و طول تابش ان زیاد باشد. برای مثال دو فسفری که این ویژگی‌ها را دارند مثل (Zinc Sulfide) و (Strontium Aluminate) که (Strontium Aluminate) بهتر است برای طول تابش بیشتر. این مواد را با پلاستیک مخلوط می‌کنند و موادی می‌سازند که در تاریکی درخشنده هستند.
بعضی مواقع ممکن است شما موادی را ببینید که می‌درخشند ولی به انرژی احتیاجی ندارند! مثلا روی عقربه ساعتهای گران قیمت. در آن‌ها فسفر با یک عنصر رادیو اکتیو مخلوط شده (مثل رادیوم) که ان عنصر با انتشار رادیو اکتیو فسفر را مرتبا با انرژی می‌کند.
شرح نحوه کار لامپ‌های فلوئورسنت
در این لامپ‌ها یک تخلیه الکتریکی در محیطی از بخار جیوه و یک گاز خنثی (مانند آرگون) انجام می‌شود. بخار جیوه بر اثر این تخلیه انرژی و جذب این انرژی، شروع به تشعشع می‌کند و طول موج این تشعشع ۲۵۳۷ آنگستروم است که در محدوده طیف UV (فرابنفش) است.
از دیگر سوی، دبواره داخلی لامپ را با مواد فسفرسنتی پوشش می‌دهند و این مواد توسط اشعه UV تحریک شده، نور مرئی تابش می‌کنند. در دهه ۱۹۴۰ این پوشش Zn2SiO4 (سیلیکات زیرکونیم) بود و از Mn به عنوان Activator استفاده می‌کردند. بعدها یک محلول فسفاتی به صورت Ca5.(PO4)3.(Cl,F).Sb3+ion.Mn2+ion - که Sb3+ion یعنی یون ۳ بار مثبت آنتیموان - استفاده شد که Activator ان، Sb (آنتیموان) بود.
چه موادی این گونه هستند (نام عنصر‌ها) و رنگ نور انها به چه بستگی دارد؟
زمان عملکرد کوتاه
Activator
رنگ تشعشع
کاربرد
CaWO4
بدون Activator
آبی
لامپ آبی
CaWO4
Pb
آبی کم رنگ
لامپ آبی
BaSi2O5
Pb
فرا بنفش
لامپ تشعشع طولانی مدت فرابنفش
Zn2SiO4
Mn
سبز
لامپ سبز
CaSiO3
Pb3Mn
بین زرد و نارنجی
لامپ رنگی با کیفیت بالا
Cd2B2O5
Mn
نارنجی / زرد
لامپ ترنر
زمان عملکرد طولانی
ماده زمینه
Activator
رنگ تشعشع
کاربرد
Zn2SiO4
Mn
زرد سبز
رادار و اسیلوگراف
CaSiO3
Pb3Mn
نارنجی
رادار
(Zn,Be).SiO4
Mn
سفید
تلویزیون‌های دقیق
فسفرسانس از جمله خواص فیزیکی برخی مواد شیمیایی از قبیل فسفر، باریم سولفید و کلسیم سولفید است. این مواد نور با طول موج معینی را جذب کرده، آن را به صورت تابش با طول موج بلندتر نشر می‌کنند.