Fosforesans nedir?
Bazı katı maddelerin gün ışığına veya diğer uyarıcı şualara maruz bırakıldıktan sonra ışıldaması veya ışık saçması. Olay 17. asrın başında, aynı zamanda simyacı olan Polonyalı bir ayakkabıcı Vicenzo Cascarialo tarafından keşfedildi. Ağır sparı kavurma yaparak, altın yapmaya teşebbüs etti. Fakat bu deney, Polonya taşı denilen parlak bir taşı ortaya çıkardı.
ışıldamaları ölçebiliyordu. Yarım asır sonra Aguste V.L.Verneuil ve Philipp Lenard, Cascarialo’nun parlak taşında küçük miktardaki yabancı maddelerin, muhtemelen manganın, oynadığı esaslı rolü anladılar. Yine bunlar bütün o zamana kadar geliştirilmiş kristal fosforların ışıldama özelliklerinin bakır, mangan ve bizmut gibi aktif yabancı maddelerin eser miktarlarından ileri geldiğini anladılar.
Fosforesans olayının mekanizması: Lenard, bir fosforesans teorisi teklif etmiştir. Bu teori hala kabul görmekte ve genel olarak ışık absorbsiyon (massetme) ve emisyonu (neşretme) teorisinin öncüsü olmaktadır. Orijinal teoriden biraz farklı olarak Lenard, bir kristaldeki ışık absorbsiyonunun esas etkisinin, bir elektronun kristal şebekesi içindeki normal denge durumunun bozulması olduğunu kabul etmiştir.
Absorblanan enerji, normal denge durumu bozulan elektron tarafından potansiyel enerji halinde depo edilir. Bu elektron sıcaklıktaki oynak değişimler ile buradan kurtulup başlangıçtaki yerine dönerken, bir ışık neşrini de beraberinde getirir.
1930’da Fransız Urbach, bir fosforun ışıldama şiddeti üzerinde sıcaklığın yükselen etkisini gösteren parlama eğrileri grafiklerini ortaya koydu. Böylece fosforesans mekanizması daha anlaşılır hale geldi. Deneysel olarak kristal fosfor, absorblanan enerjinin çoğunun donmuş gibi olduğu alçak sıcaklıklarda uyarılır. fosfor yavaşça ısıtıldığında ışık neşretmeye başlar. Çünkü, sığ elektron kapanlarının çoğu tuttukları elektronları serbest bırakır. Bu kapanlar boşalınca ışıldamalar kaybolur. Fakat daha derindeki elektron kapanları boşaldıkça, ışıldamalar tekrar görülür. Elektron kapanlarının bir enerji skalasında gösterilen derinlikleri ardışık ışıldamaların maksimuma ulaştığı sıcaklıklar kullanılarak hesaplanabilir. Yabancı maddelerin rolü: Bu metodu kullanarak yapılan deneyler, bir fosforun temel maddesine yabancı maddelerin eser miktarlarının nasıl tesir ettiğini ortaya koymuştur. Çinko sülfürde, bakır veya mangan gibi bazı yabancı maddeler aktivatör olarak davranır. Aynı temel maddede, alüminyum gibi diğer bazıları ise, 0,25 ile 0,50 elektron volt derinlikli elektron kapanları hasıl ederek, coaktivatör olarak iş görürler. Demir, kobalt, nikel veya diğer bir geçiş metali, yabancı bir madde olarak mevcut olduğunda, fosforesansı emici veya öldürücü etki yapar. Diğer bazı yabancı maddeler ise, aktivatör veya temel madde tarafından absorbe edilmeyecek olan ışığı absorbe ederek ve enerjiyi aktivatör merkezlerine göndererek sensitizer olarak davranırlar.
Organo fosforları: 1895’te Eilhard Wiedemann ve G.C. Schmidt tarafından keşfedilmiştir. Bu maddeler sıvı çözelti halindeyken floresans, katı çözelti halinde veya ellerde absorblanmış haldeyken fosforesans davranışı gösteren boyalardır. Bunlar fosforesans olarak floresans halinde görülen aynı tayf bantlarını neşrederler. Fakat bilhassa normal fosforesansın donmuş halde olduğu düşük sıcaklıklardaki ışıldamaları esnasında ekseriya daha büyük diğer dalga uzunlukları da vuku bulur. Fosforesansın bu tipi, uyarmadan sonra saniyelerce ve hatta dakikalarca oldukça uzun bir süre tükenmez. Bu davranış uyarmadan sonra devamlı bir ışıldama şeklinde yapılan floresans tarifine uymakla beraber, bu 1925’te Francis Perrin tarafından teklif edilen çok daha mantıki tarife uymamaktadır. Perrin’e göre fosforesans, devamı sıcaklığa bağlı olan bir ışıldamadır. Burada esas uyarma enerjisine ilaveten aktivasyon ısısı da gereklidir. Organo-fosforların düşük sıcaklık ışıldamalarının meydana gelişi ile ilgili elektron geçişimi hiçbir aktivasyon ısısına muhtaç değildir ve Perrin bunu uzun süreli bir floresans olarak telakki etmektedir. Buna yavaş floresans ve beta fosforesansı gibi başka isimler de verilmiştir. Fakat bunların hiçbiri yaygın bir kabul görmemiştir.