ल्यूमिनसेंस और प्रतिदीप्ति क्या है?

कुछ ऐसे शब्द हैं जो आम रोजमर्रा की भाषा में भ्रम पैदा करते हैं। इन शर्तों के बीच हमारे पास है ल्यूमिनसेंस, प्रतिदीप्ति और स्फुरदीप्ति. क्या वे समान शर्तें हैं? यह किस प्रकार भिन्न है और प्रत्येक का क्या तात्पर्य है?

हम इस लेख में यह सब देखने जा रहे हैं, इसलिए इसे देखने से न चूकें।

ल्यूमिनसेंस क्या है

ल्यूमिनसेंस शब्द मूल रूप से प्रकाश के उत्सर्जन को संदर्भित करता है। हमारे पर्यावरण में, अधिकांश वस्तुएँ सूर्य से प्राप्त ऊर्जा के कारण प्रकाश उत्सर्जित करती हैं, जो यह हमें दिखाई देने वाली सबसे चमकीली इकाई है। चंद्रमा के विपरीत, जो प्रकाश उत्सर्जित करता प्रतीत होता है, यह वास्तव में सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है, एक विशाल पत्थर के दर्पण के समान कार्य करता है।

मूल रूप से, चमक के तीन मुख्य प्रकार हैं: प्रतिदीप्ति, स्फुरदीप्ति और रसायनदीप्ति। उनमें से, प्रतिदीप्ति और फॉस्फोरेसेंस को फोटोल्यूमिनेसेंस के रूपों के रूप में वर्गीकृत किया गया है। फोटोलुमिनेसेंस और केमिलुमिनेसेंस के बीच अंतर ल्यूमिनेसेंस के सक्रियण के तंत्र में निहित है; फोटोल्यूमिनेसेंस में, प्रकाश एक ट्रिगर के रूप में कार्य करता है, जबकि केमिलुमिनसेंस में, एक रासायनिक प्रतिक्रिया प्रकाश के उत्सर्जन को शुरू करती है।

प्रतिदीप्ति और फॉस्फोरेसेंस, जो फोटोल्यूमिनेसेंस के रूप हैं, किसी पदार्थ की प्रकाश को अवशोषित करने और बाद में इसे लंबी तरंग दैर्ध्य पर उत्सर्जित करने की क्षमता पर निर्भर करते हैं, जो ऊर्जा में कमी का संकेत देता है। तथापि, इस प्रक्रिया की अवधि काफी भिन्न होती है। फ्लोरोसेंट प्रतिक्रियाओं में, प्रकाश उत्सर्जन तुरंत होता है और केवल तभी देखा जा सकता है जब प्रकाश स्रोत सक्रिय रहता है (जैसे पराबैंगनी रोशनी)।

इसके विपरीत, फॉस्फोरसेंट प्रतिक्रियाएं सामग्री को अवशोषित ऊर्जा को बनाए रखने की अनुमति देती हैं, जिससे वह बाद में प्रकाश उत्सर्जित कर सकती है, जिसके परिणामस्वरूप एक चमक होती है जो प्रकाश स्रोत के बुझने के बाद भी जारी रहती है। इसलिए, यदि ल्यूमिनसेंस तुरंत गायब हो जाता है, तो इसे प्रतिदीप्ति के रूप में वर्गीकृत किया जाता है; यदि यह बनी रहती है, तो इसे स्फुरदीप्ति के रूप में पहचाना जाता है; और यदि इसे सक्रिय करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है, तो इसे केमिलुमिनसेंस कहा जाता है।

उदाहरण के लिए, कोई एक नाइट क्लब की कल्पना कर सकता है जहां कपड़े और दांत काली रोशनी (प्रतिदीप्ति) के तहत एक चमकदार चमक उत्सर्जित करते हैं, आपातकालीन निकास संकेत प्रकाश (फॉस्फोरेसेंस) उत्सर्जित करते हैं, और चमक की छड़ें भी रोशनी (केमिलुमिनसेंस) उत्पन्न करती हैं।

रोशनी

वे पदार्थ जो तुरंत प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, फ्लोरोसेंट कहलाते हैं। इन सामग्रियों में, परमाणु ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, जिससे वे "उत्तेजित" स्थिति में प्रवेश करते हैं। एक सेकंड के लगभग एक लाखवें हिस्से (10-9 से 10-6 सेकंड तक) में अपनी सामान्य स्थिति में लौटते हुए, वे इस ऊर्जा को प्रकाश के छोटे कणों के रूप में छोड़ते हैं जिन्हें फोटॉन कहा जाता है।

औपचारिक रूप से बोलते हुए, प्रतिदीप्ति एक विकिरण प्रक्रिया है जिसमें उत्तेजित इलेक्ट्रॉन निम्नतम उत्तेजित अवस्था (S1) से जमीनी अवस्था (S0) में चले जाते हैं। इस संक्रमण के दौरान, इलेक्ट्रॉन कंपन संबंधी विश्राम के माध्यम से अपनी ऊर्जा का एक हिस्सा नष्ट कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप उत्सर्जित फोटॉन में कम ऊर्जा होती है और परिणामस्वरूप, लंबी तरंग दैर्ध्य होती है।

स्फुरदीप्ति

प्रतिदीप्ति और स्फुरदीप्ति के बीच अंतर को समझने के लिए, इलेक्ट्रॉन स्पिन की अवधारणा का संक्षेप में पता लगाना आवश्यक है। स्पिन इलेक्ट्रॉन की एक मूलभूत विशेषता का प्रतिनिधित्व करता है, जो एक प्रकार के कोणीय गति के रूप में कार्य करता है जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के भीतर इसके व्यवहार को प्रभावित करता है। यह संपत्ति केवल ½ का मान ले सकती है और ऊपर या नीचे की ओर उन्मुखीकरण प्रदर्शित कर सकती है। नतीजतन, एक इलेक्ट्रॉन के स्पिन को +½ या -½ के रूप में दर्शाया जाता है, या वैकल्पिक रूप से ↑ या ↓ के रूप में दर्शाया जाता है। किसी परमाणु की एक ही कक्षा के भीतर, जब इलेक्ट्रॉन एकल जमीनी अवस्था (S0) में होते हैं तो लगातार एंटीपैरलल स्पिन प्रदर्शित करते हैं। उत्तेजित अवस्था में पदोन्नत होने पर, इलेक्ट्रॉन अपने स्पिन अभिविन्यास को बरकरार रखता है, जिसके परिणामस्वरूप एकल उत्तेजित अवस्था (S1) का निर्माण होता है, जहां दोनों स्पिन अभिविन्यास एक एंटीपैरलल कॉन्फ़िगरेशन में युग्मित रहते हैं। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि प्रतिदीप्ति से जुड़ी सभी विश्राम प्रक्रियाएं स्पिन-तटस्थ हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि इलेक्ट्रॉन स्पिन अभिविन्यास हर समय संरक्षित रहता है।

स्फुरदीप्ति के मामले में, प्रक्रिया काफी भिन्न है. तीव्र संक्रमण (10^-11 से लेकर 10^-6 सेकंड तक) उन प्रणालियों के बीच होता है जो एकल उत्तेजित अवस्था (एस1) से त्रिक उत्तेजित अवस्था (टी1) तक जाती हैं जो ऊर्जावान रूप से अधिक अनुकूल है। इस संक्रमण के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन स्पिन का उलटा होता है; परिणामी अवस्थाओं को दोनों इलेक्ट्रॉनों में समानांतर स्पिन की विशेषता होती है और उन्हें मेटास्टेबल के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इस मामले में, फॉस्फोरेसेंस द्वारा विश्राम होता है, जिससे इलेक्ट्रॉन स्पिन का एक और उलट होता है और बाद में एक फोटॉन का उत्सर्जन होता है।

शिथिल एकल अवस्था (S0) में वापस संक्रमण एक लंबी देरी (10^-3 से लेकर 100 सेकंड से अधिक) के बाद हो सकता है। इस विश्राम प्रक्रिया के दौरान, गैर-विकिरण तंत्र प्रतिदीप्ति की तुलना में फॉस्फोरसेंट विश्राम में अधिक ऊर्जा की खपत करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अवशोषित और उत्सर्जित फोटॉन के बीच एक बड़ा ऊर्जा अंतर होता है और परिणामस्वरूप लंबाई तरंग में बड़ा परिवर्तन होता है।

उत्तेजना और उत्सर्जन स्पेक्ट्रा

ल्यूमिनसेंस तब होता है जब किसी पदार्थ के इलेक्ट्रॉन फोटॉन को अवशोषित करके उत्तेजित होते हैं, बाद में उस ऊर्जा को विकिरण के रूप में छोड़ते हैं। कुछ खास मामलों में, उत्सर्जित विकिरण में फोटॉन शामिल हो सकते हैं जिनकी ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य अवशोषित विकिरण के समान होती है; इस घटना को अनुनाद प्रतिदीप्ति के रूप में जाना जाता है। अधिकतर, उत्सर्जित विकिरण की तरंगदैर्घ्य लंबी होती है, जो अवशोषित फोटॉन की तुलना में कम ऊर्जा का संकेत देती है।

लंबी तरंग दैर्ध्य में इस संक्रमण को स्टोक्स शिफ्ट के रूप में जाना जाता है। जब इलेक्ट्रॉन लघु, अदृश्य विकिरण से उत्तेजित होते हैं, तो वे उच्च ऊर्जा अवस्था में चले जाते हैं। अपनी मूल स्थिति में लौटने पर, वे समान तरंग दैर्ध्य के साथ दृश्य प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जो अनुनाद प्रतिदीप्ति का उदाहरण है। हालाँकि, ये उत्तेजित इलेक्ट्रॉन एक मध्यवर्ती ऊर्जा स्तर पर भी वापस आ सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक चमकदार फोटॉन का उत्सर्जन होता है जो प्रारंभिक उत्तेजना की तुलना में कम ऊर्जा वहन करता है। यह प्रोसेस, जब पराबैंगनी प्रकाश से प्रेरित होता है, तो यह आम तौर पर दृश्यमान स्पेक्ट्रम के भीतर प्रतिदीप्ति के रूप में प्रकट होता है. फॉस्फोरसेंट सामग्रियों के मामले में, इलेक्ट्रॉनों के उच्च ऊर्जा स्तर तक उत्तेजना और उनकी जमीनी अवस्था में वापसी के बीच देरी होती है।

एक विशिष्ट पदार्थ सभी तरंग दैर्ध्य पर प्रतिक्रिया नहीं करता है। हालाँकि, आमतौर पर उत्तेजना तरंग दैर्ध्य और परिणामी उत्सर्जन के आयाम के बीच एक संबंध होता है। इस रिश्ते को उत्तेजना स्पेक्ट्रम के रूप में जाना जाता है। इसी प्रकार, उत्सर्जित विकिरण के आयाम और तरंग दैर्ध्य के बीच एक सहसंबंध देखा जा सकता है, जिसे उत्सर्जन स्पेक्ट्रम के रूप में जाना जाता है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य उत्तेजना तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है, सिवाय उन मामलों को छोड़कर जहां पदार्थों में कई ल्यूमिनेसेंस तंत्र होते हैं। नतीजतन, खनिज विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करने की विभिन्न क्षमताएं दिखाते हैं; कुछ छोटी-तरंगदैर्ध्य पराबैंगनी प्रकाश के तहत प्रतिदीप्त होते हैं, जबकि अन्य लंबी तरंगदैर्घ्य के तहत प्रतिदीप्ति दिखाते हैं, और कुछ अस्पष्ट प्रतिदीप्ति दिखाते हैं। उत्सर्जित प्रकाश का रंग अक्सर विभिन्न उत्तेजना तरंग दैर्ध्य के साथ काफी भिन्न होता है।

इन घटनाओं की घटना केवल पराबैंगनी विकिरण के उपयोग तक ही सीमित नहीं है; बल्कि, उचित ऊर्जा रखने वाले किसी भी विकिरण द्वारा उत्तेजना प्राप्त की जा सकती है। उदाहरण के लिए, एक्स-रे विभिन्न पदार्थों में प्रतिदीप्ति उत्पन्न करने में सक्षम हैं, जिनमें से कई विभिन्न प्रकार के विकिरण पर भी प्रतिक्रिया करते हैं। उदाहरण के लिए, मैग्नीशियम टंगस्टेट, पराबैंगनी और एक्स-रे स्पेक्ट्रम दोनों में फैले 300 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य के साथ लगभग सभी विकिरणों के प्रति संवेदनशीलता दिखाता है, जैसा कि टेलीविजन ट्यूबों में उपयोग किए जाने वाले माचिस से पता चलता है, कुछ सामग्रियों को इलेक्ट्रॉनों द्वारा आसानी से उत्तेजित किया जा सकता है।

मुझे आशा है कि इस जानकारी से आप प्रतिदीप्ति, स्फुरदीप्ति और ल्यूमिनेसेंस के बीच अंतर के बारे में अधिक जान सकते हैं।