「螢光物」的發光原理是什麼？ - 手錶

By Olga
at 2005-03-15T00:00

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我們常常看見生活上有許多螢光物，例如螢光貼紙、螢光棒、螢光手錶、螢光串珠......等等，是什麼原理呢？
Update:
不好意思我打錯了！
是夜光貼紙、螢光棒、夜光手錶、夜光串珠

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By Zora
at 2005-03-16T08:14

螢光原理
何謂紫外線？
何謂紫外線？人類的肉眼只能看到所有「光」的一小部份，這部分基本上是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，以及它們不同的組合。所有的可見、不可見光都是一種不同形式的「電磁波」，它們的差別在於波長的長短。紅外線的波長比紅色光長，紫外線的波長比紫色光短，而X光、珈瑪射線等的波長更短；通常波長愈短，它的能量及穿透性愈強，對人體的傷害愈大。
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可見紫色光的波長為380-450 nm。紫外線通常分為長波、中波、短波。長波紫外線波長為350-380nm；中波紫外線為300-350 nm；短波紫外線為 200-300 nm 。因為它屬於不可見光，所以又被稱為「黑光」。
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日光中含有長波紫外線。晒太陽會使我們的皮膚變黑，就是因為它的作用。它可以穿透大部分透明的玻璃以及塑膠，它可使大約15％的螢光礦物產生螢光。長波紫外線燈管價格便宜，現在市面上常見的驗鈔燈所發出的就是長波紫外線，但驗鈔燈不是最理想的觀賞螢光礦物光源，因為它同時放出可見光，會掩蓋掉部分螢光礦物所發出的彩色。
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日日光中也含有中波紫外線。日曬太久，中波紫外線中波長較短的部分會使皮膚灼傷，甚至脫皮。中波紫外線中波長較短部分有一部分會被透明玻璃吸收，但是中波紫外線可以穿透短波紫外線燈之濾片。直到最近中波燈管才較易取得，因此近年來收藏者才開始注意到中波紫外線的螢光現象。
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太陽也會發出短波紫外線。但是它會被大氣層中的臭氧層吸收，無法到達地面；臭氧層破洞令環保學者憂心忡忡的原因就是因為短波紫外線會穿過臭氧層破洞到達地面，對生物造成傷害。它也無法穿透大部分的透明玻璃及塑膠。因此短波紫外線燈都必須使用特殊的濾片來阻隔可見光；但讓短波紫外線透過。濾片是短波紫外線燈中最昂貴的部分，它使用一段時間後會逐漸老化，必須更換。短波紫外線可使大約90％之螢光礦物產生螢光。
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波長更短的「光」，例如X光也會使螢光礦物產生螢光，但X光機太昂貴也太危險。
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請注意，在任何情況之下，絕不可讓螢光燈照射眼睛。
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為何螢光礦物在紫外線燈照射下會發出螢光？
所有物質都由原子構成，原子的中心為原子核，電子則繞原子核運轉如右圖所示。當螢光礦物受到紫外線照射時，電子吸收其能量而跳到
較高能階之軌道，但此高能階之軌道並不穩定，電子會再跳回正常能階之軌道，並釋放出多餘的能量。此種能量若轉換為各種不同顏色之可見光，該種礦物就成為螢光礦物。有些礦物的電子須要一些時間才能回到正常能階之軌道。因此紫外線移開後，螢光仍會持續一段時間，這種現象稱之為「磷光」。
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有些礦物在其他形式的能量，例如熱能的刺激下也會發出螢光。另一種能量為放射線。不須外界能量就會發出螢光的多屬此種。例如曾經喧騰一時的夜明珠，許多都有很強的放射性。對具有放射性的螢光礦物，一般人最好敬而遠之。
螢光現象(夜光):
當光子的能量足夠大時，會將物質中的電子激發到激發態，而電子一般會立刻回到基態，而發出光。螢光物質中的電子被激發而到達激發態後，會被侷限在那個態，或者是經由不同的路徑而經過較長的時間回到基態，因此會慢慢發光，這就是白天照光晚上發光了。不過若果光子的能量不夠，如紅光，則不會見到螢光現象。

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