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Per fosforescenza s'intende la proprietà di alcune sostanze di emettere luce quando siano sottoposte all'azione di un fascio luminoso incidente; a differenza della fluorescenza, il fenomeno continua a manifestarsi anche al cessare dell'eccitazione.
Come la fluorescenza, anche la fosforescenza è dovuta al fatto che l'energia luminosa assorbita dagli atomi li pone in uno stato eccitato, che tende a ritrasformarsi in stato di equilibrio mediante emissione di energia sotto forma di luce (generalmente con lunghezza d'onda maggiore di quella incidente).
Nelle sostanze fosforescenti l'emissione continua, al cessare della radiazione eccitante, per la presenza negli atomi o nelle molecole di stati metastabili, che non ritornano cioè direttamente in equilibrio ma passano per stati di eccitazione intermedia, e ciò prolunga il tempo di emissione.
Il ritardo nella diseccitazione può durare da pochi secondi a diversi giorni, a seconda della sostanza, ed è inversamente proporzionale alla temperatura della sostanza medesima. In presenza di raggi X o UV il fenomeno diventa più intenso e, se alla sostanza fosforescente viene addizionato materiale radioattivo, spesso diventa stabile (senza necessità di esposizione alla luce).
La fluorescenza è una particolare forma di luminescenza, che consiste nell'emissione di radiazioni luminose da parte di sostanze solide, liquide o gassose quando vengono colpite da una radiazione elettromagnetica.
L'emissione di luce, che si verifica in un tempo brevissimo (dell'ordine dei nanosecondi), è costituita da radiazioni con una lunghezza d'onda maggiore di quella della radiazione eccitante e che dipende da quest'ultima e dalla natura della sostanza.
Il fenomeno, a differenza della fosforescenza, termina al cessare dell'eccitazione.
Le condizioni in cui si opera influenzano il fenomeno: al diminuire della temperatura la fluorescenza aumenta, il pH può inibire il fenomeno, la presenza di colloidi o di sostanze colorate può ridurne l'intensità, un solvente può spostare l'intervallo di lunghezze d'onda della banda emessa.
La molecole della sostanza fluorescente, colpite dai fotoni della radiazione incidente, assorbono energia che le pone in uno stato eccitato e decadono allo stato fondamentale riemettendo energia, mediante una o più transizioni successive, sotto forma di luce con frequenza inferiore a quella della radiazione incidente.
Giusto per completezza, con luminescenza s'intende l'emissione di radiazioni elettromagnetiche (nei casi più comuni luce) che ha luogo all'atto della transizione elettronica della sostanza emittitrice da uno stato eccitato allo stato fondamentale (o a uno stato meno eccitato).
Mentre nelle comuni fonti luminose l'eccitazione è dovuta al calore, nei fenomeni di luminescenza essa è dovuta ad altre cause di diversa natura dalla quali prendono nome le diverse forme.
La fotoluminescenza o luminescenza ottica è la riemissione di luce a lunghezza d'onda maggiore rispetto a quella delle radiazioni luminose eccitatrici (emissione di luce visibile per eccitazione con raggi UV).
L'elettroluminescenza, in animali e vegetali, è determinata dall'applicazione di campi elettrici.
La chemoluminescenza o bioluminescenza, in animali o vegetali, è originata da reazioni chimiche o biochimiche.
Fenomeni di triboluminescenza si ottengono a seguito di sfregamento o di eccitazione meccanica.
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