18.2.16

HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG

I. HIỆN TƯỢNG PHÁT QUANG : (Luminescence)
  • ĐỊNH NGHĨA, ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT
        +) Một số chất nhận năng lượng rồi dùng năng lượng đó để phát ra ánh sáng gọi là sự phát quang.
    - Chất phát quang sau khi nhận năng lượng phù hợp sẽ làm electron ở trạng thái cơ bản chuyển lên trạng thái kích thích. Sau đó, quá trình electron từ trạng thái kích thích trở về trạng thái cơ bản sẽ làm phát xạ photôn, tức ánh sáng nhìn thấy (như chúng ta đã được học ở Thuyết lượng tử ánh sáng).
        +) Đặc điểm, tính chất :
    - Xảy ra ở nhiệt độ thường hoặc thấp
    - Bức xạ của sự phát quang là đặc trưng riêng của từng chất.
    - Khi ngừng kích thích, sự phát quang vẫn kéo dài 1 khoảng thời gian gọi là THỜI GIAN PHÁT QUANG từ 10
    -10  gi
    ây đến vài ngày.
  • CÁC LOẠI PHÁT QUANG
        +) Quang phát quang (Photoluminescence):
    - Huỳnh quang (Fluorescence) :
    thời gian phát quang nhỏ hơn 10-8 s và thường xảy ra ở chất lỏng hoặc khí. Bên cạnh đó vẫn có một số chất bột phát huỳnh quang. Một số vật liệu phát quang thường gặp như :
    Bột phốtpho : lớp bột được quét lên bóng đèn huỳnh quang
    Chất lỏng huỳnh quang còn được sử dụng trong bút dạ quang
     - Lân quang (Phosphorescence) : thời gian phát quang lớn hơn 10
    -8 s và thường xảy ra ở chất rắn (bột). Chất lân quang có thể sáng lâu hơn huỳnh quang vì electron ở trạng thái kích thích không trở về trạng thái ngay mà phải cần một thời gian lâu hơn. Một số chất lân quang như :
    Bột ZnS (trái) và SrAl (phải) ở ngoài sáng
    Bột ZnS và SrAl trong tối
    Bột ZnS và SrAl trong tối sau 4 phút
    Chất lân quang hấp thu và giữ năng lượng ánh sáng và sử dụng để phát quang trong tối
    Trong màn hình CRT của tivi cũ : Sau khi dòng electron đập lên một điểm ảnh của màn hình, điểm này, chứa các chất lân quang, bị kích thích và tiếp tục phát sáng một thời gian ngắn sau đó. Tuy nhiên các vật liệu huỳnh quang cũng có thể được dùng, nhờ vào hiệu ứng lưu ảnh trênvõng mạc
         +) Hoá phát quang (Chemiluminescence) :
    - Năng lượng cung cấp bởi phản ứng hoá học. Một số phản ứng hoá học phát quang như :
    >> Phản ứng giữa H2O2 và este phenyl oxalat trong que sáng sinh ra 1,2-dioxetandiol, chất này kết hợp với thuốc nhuộm huỳnh quang tạo ra các màu sắc khác nhau của que sáng.
     Các loại thuốc nhuộm huỳnh quang cho que sáng
    Que sáng
    >> Phản ứng giữa luminol và hydro peroxid (H2O2)
    >> Phản ứng giữa luminol và hemoglobin phát quang màu tương tự (thực chất là luminol phản ứng với sắt trong máu)
    - Phản ứng quan trọng này dùng để phát hiện mẫu máu trong hiện trường các vụ án bằng cách phun chất lỏng luminol vào mẫu vật nghi ngờ có máu.
    - Phát quang sinh học (Bioluminescence) : Một số loài động vật có khả năng sử dụng các chất hữu cơ sống để phát quang. Tiêu biểu nhất là loài đom đóm.
     (đọc thêm ở phần cuối - SỰ PHÁT QUANG TRONG TỰ NHIÊN ở loài đom đóm)
    Phản ứng xảy ra ở bụng đom đóm
    Đom đóm phát sáng để thu hút bạn tình vào mùa giao phối hoặc phát sáng (kèm theo mùi khó chịu) để cảnh báo kẻ thù (như nhện, ong, ...)
    Trạng Nguyễn Hiền bắt đom đóm để lấy ánh sáng đọc sách
         +) Điện phát quang (Electroluminescence) :
    - Năng lượng được cung cấp bởi dòng điện : đèn LED phát sáng dựa trên công nghệ bán dẫn. 
    Cấu tạo đèn LED
        >> Nguyên lý phát sáng của đèn LED
    Khối bán dẫn loại P (chứa nhiều loại lỗ trống tự do mang điện tích dương) nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuyếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hường kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
  • ĐỊNH LUẬT STOCK (đưa ra bởi George Gabriel Stokes)
        +) Ánh sáng phát ra có bước sóng lớn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích.
    - Ví dụ : trong đèn huỳnh quang phát ra tia tử ngoại đập vào lớp bột phốtpho phát ra ánh sáng trắng.
II. SỰ PHÁT QUANG TRONG TỰ NHIÊN :
    • PHÁT QUANG SINH HỌC :
          +) Cá quỷ (Angler Fish) : sử dụng ánh sáng sinh học từ vi khuẩn để bẫy con mồi.
      Cá quỉ trong 1 đoạn phim Finding Nemo
          +) Sứa lược (Comb Jellies) : thả lưới phát sáng rất đẹp thu hút các phiêu sinh vật phù du.
      Loài sứa lược phát quang, xem thêm video
          +) Giun đất (Earthworms) : phát sáng để làm kẻ thù giật mình và tự vệ. 
      Giun đất phát quang để tự vệ
          +) Đom đóm (Fireflies)
      Các tế bào phát quang có chứa hai loại chất là luciferin và luciferase. Khi tách rời nhau, chúng chỉ là những hoá chất bình thường, không có khả năng phát sáng. Nhưng khi ở cạnh nhau, men luciferase sẽ xúc tác, thúc đẩy quá trình oxy hoá luciferin. Quá trình oxy hoá này tạo ra quang năng. Đom đóm chỉ có thể phát sáng lập loè mà không liên tục, bởi vì chúng tự khống chế việc cung cấp ôxy, sao cho phản ứng phát sáng thực hiện được lâu dài. Phương trình phản ứng đơn giản trong loài đom đóm là :
      FMNH2 + O2 + RCHO → FMN + RCOOH + H2O + ás.
      Hang động đom đóm ở New Zealand
          +) Sâu phát sáng (Glow worm) : là giai đoạn ấu trùng của muỗi, các ấu trùng sản suất dòng dính kèm theo chất phát sáng để thu hút và bắt mồi

      Sâu phát sáng
          +) Loose jaw dragonfish : loài sống dưới đại dương sâu thẳm có thể phát ra ánh sáng đỏ từ mắt để có tầm nhìn trong tối.
      Loose jaw dragonfish
          +) Một số phiêu sinh vật phù du (plankton) : phát ánh sáng để hù doạ kẻ thù.
      Sinh vật phù du
          +) Sâu biển (sea worms) : phát ra để hù hoạ và đánh lạc hướng kẻ thù.
      Sâu biển
          +) Bên cạnh đó còn rất nhiều cơ thể sống có khả năng phát sáng như nấm, tảo, một số loài sứa, ... :
      Một loài sứa
      Cá ngựa huỳnh quang
      Một số loài cá phát quang
      Một số loài nấm
      Một số loài sâu
    • PHÁT QUANG DO CÁC HIỆN TƯỢNG TỰ NHIÊN :
          +) Cực quang (the auroras) : Được sinh ra do sự tương tác của các hạt mang điện từ gió mặt trời với tầng khí quyển bên trên của hành tinh.
      Cực quang, xem video
          +) Sấm sét : Do dòng plasma phát sáng tạo thành 
      Sấm sét trong 1 cơn giông

    1 comment:

    1. Hình ảnh phát sáng đẹp thật đấy mà sao cá là động vật mà cũng có thể phát quang được ta, chắc nó có lớp lông gì chứ nhỉ .
      ............................
      thép hòa phát | thép hộp mạ kẽm

      ReplyDelete