螢光

螢光滿天飛的螢火蟲
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螢光 是來自於能量的轉換。在分析上是一種重要的發射程序，其中原子或分子因吸收一束光子而受到激發。然而受激發物種鬆弛回到基態，將多餘的能量以光子形態釋出來，吸收第一次光子與釋出第二次光子之間的時間落後在 10-5秒以下者為螢光，如果落後時間較長(10-4秒以上)為磷光。螢光和磷光的波長比用來激發的光子之波長更長。

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科學的螢光定義

譬如夜明珠在白天吸收了光能量之後，電子在激發態的時間是以分鐘來計算的，黑夜中我們就可看到夜明珠慢慢釋放電子到基態所產生磷光。手錶也常用磷光材料幫助我們在黑暗中看時間，如果用的是螢光材料，只要沒有照光，所有電子在1微秒內釋放能量放出螢光，以致我們看不到亮光。科學或學術中所指的螢光，大部分以光讓電子到激發態再放出螢光，稱「光致螢光（photoluminescence）」。材料吸收較高能量的光，譬如藍光（2.8電子伏特）使電子躍遷到激發態後，電子經過能量損耗放出較低能量的光，譬如綠光（2.4電子伏特）。

還有其他方式可讓電子到激發態。譬如螢光棒內外管裝雙氧水與酯類化合物及螢光染料，當管壁經過折彎而破裂，化合物間的化學反應會持續激發染料中的電子到激發態而放光，稱「化學發光（chemiluminescence）」。LED用電流的方式將電子注入發光材料中所放的螢光，稱電致螢光(electroluminescence)。若是在真空中直接把電子發射到材料裡而發出螢光，稱「陰極螢光(cathodoluminescence)」。螢火蟲放的光稱為生物螢光，其實也算是化學螢光。螢光材料在吸收能量後，大部分能量可透過光的形式再放出，因此溫度不會上升太多，又被稱為冷光。

螢光的應用

日常生活中泛稱的螢光，指的是可見光。譬如LED就是利用發光材料放螢光，屬於「電致螢光」。LED常見在生活應用中，藍光LED更是獲得2014年諾貝爾物理獎表彰，使LED可應用在白光照明。目前市面上的LED白光燈泡，利用藍光LED激發螢光粉中的電子，「光致螢光」而產生黃光，並與原有的藍光混合成白光。市面上的日光燈管、省電燈泡等，藉由通電使管壁內的水銀蒸氣放出高光子能量的紫外線，管壁內側的磷質螢光物質吸收紫外線後可發出可見光，也是利用光致螢光的方式產生白光。

螢光棒也大量應用在娛樂用途，人類很容易被漂亮且五彩繽紛的光所吸引，譬如人們喜歡在節日用不同顏色的燈泡串起來裝飾。電腦、電視、手機、平板等螢幕，也可屬於娛樂範圍。早期的映像管電視（CRT TV）及大尺寸電漿電視，在真空中發射電子直接打到不同發光材料，利用「陰極螢光」混出不同顏色。目前的液晶螢幕內的液晶本身不發光，而是用來控制透光強弱，因此需要白光的背光板搭配紅、綠、藍濾鏡混色。市面上所謂LED液晶螢幕，是指背光板用LED白光光源，並非直接用不同顏色的三種LED所組成。OLED 螢幕可直接利用發不同顏色光的材料做成LED來混色，OLED中的O指的是有機（organic），即利用有機發光材料所做成的LED（light emitting diode，發光二極體）。市面上也開始推出量子點螢幕，利用無機材料LED的藍光透過「光致螢光」激發不同量子點而發出不同顏色的光。

螢光的種類

所有的發光物都需要能量來源。不同種類的螢光的區分在於其能量來源。主要有生物發光 (bioluminescent)、光子激發光 (photoluminescent) 和化學發光 (chemiluminescent)。

	螢光珊瑚		螢光介形蟲
	螢光藻		螢光水母		螢光棒

1.生物發光(Bioluminescent )

螢光藻或渦鞭毛藻發出的螢光叫做生物發光，主要是靠酶（酵素）的催化反應 enzymatic reaction 產生的 ATP (Adenosine triphosphate) 分子釋放出來的能量發光。此外，螢火蟲、原生動物、真菌、甲殼類生物、昆蟲、烏賊、水母、低等植物以及細菌等，這些發光的生物中有的是靠自身細胞的生化反應而發光，有些則是靠共生的細菌來發光。

2.化學發光(Chemiluminescence)

最常見的是那些演唱會用的螢光棒。使螢光棒發光的能源是來自化學反應。螢光棒裏面的玻璃罐子被折斷後，裏面的雙氧水被釋放出來產生能量，激活發光體(chromophore)，並釋放出特定的光波。當反應物耗盡，螢光也隨著消失，所以螢光棒的螢光通常能持續2-4小時。

3.光致發光Photoluminescent

光致發光最常見的是磷光(phosphorescence)，也就是日常生活中所謂的夜明漆料或夜明珠之類的物體，在有光源的時候會吸收光能，然後會慢慢釋放出螢光，因爲被光能激活的電子進入inter-crossing system，電子軌道轉移速度較慢，所以能量釋放也慢，使得發光分子的發光團能一點一點地發出螢光。磷光材料都是人工化學合成的。

2.生物螢光

螢火蟲、螢光珊瑚、螢光水母、螢光介形蟲、螢光藻:
主要是靠酶（酵素）的催化反應 enzymatic reaction 產生的 ATP (Adenosine triphosphate) 分子釋放出來的能量發光。一些蜈蚣和環節動物、深海魚類、珊瑚、章魚、水母、魷魚、烏賊等等都有這生物發光的特性。其中，最有名的生物發光分子應該是綠色螢光蛋白(Green fluorescent protein)。