Översikt

Fluorescens är ljus som ett ämne avger kort efter att ha absorberat energi från ljus eller annan elektromagnetisk strålning. Processen kräver en yttre exciterande källa; när denna avlägsnas upphör vanligtvis ljusutstrålningen omedelbart. För en kortfattad definition och introduktion se definition och grundläggande beskrivning.

Fysikaliska egenskaper

Vid fluorescens absorberar en molekyl fotoner och förs över till ett exciterat tillstånd. När den återvänder till grundtillståndet avger den energi i form av fotoner med vanligen längre våglängd och lägre energi än den infallande strålningen — ett fenomen som ofta kallas Stokesförskjutning. Fluorescens räknas till luminescens, en större kategori för ljusutstrålning som inte kommer från värme; se mer om luminescens här. Till skillnad från fosforescens är fluorescens vanligtvis mycket snabb och upphör nästan omedelbart när exciteringen upphör.

Vanliga situationer och exempel

Många ämnen som absorberar ultraviolett ljus visar synlig fluorescens, vilket gör osynligt UV-ljus synligt genom omvandling. Ett typiskt exempel är när en yta lyser i starkt blått eller grönt under UV-ljus; mer om UV-excitation finns på denna sida. Organiska färgämnen, vissa mineraler och biologiska molekyler kan alla fluorescera. I vardagen ser vi fluorescens i märkpennor, säkerhetsetiketter och tvättmedel som innehåller optiska vitmedel.

Historik och terminologi

Fenomenet observerades och studerades vetenskapligt under 1800-talet. Termen Stokesförskjutning, som beskriver den systematiska skillnaden mellan absorberad och emitterad våglängd, är uppkallad efter fysikern George Gabriel Stokes. Historiska detaljer om upptäckter och tidig forskning återfinns i ämnesöversikter och läroböcker.

Användningsområden

Fluorescens har många praktiska tillämpningar. Inom mineralogi och juvelerarinriktningar används fluorescencegenskaper för identifiering och bedömning av stenar; exempel finns hos mineralogiska resurser och gemmologiska källor. Inom kemi och analytisk laboration används fluorescensspektroskopi för att mäta koncentrationer och reaktioner. Färgämnen och markörer (se färgämnen och fluroforer) används i etikettering och optisk avläsning, och fluorescerande lampor är en vanlig tillämpning i belysningsteknik mer om lampor. Inom biovetenskapen används fluorescerande markörer för att följa molekyler i celler — till exempel när ett protein är märkt med en fluorofor för att upptäckas i mikroskopi eller flödescytometri (om fluorescerande proteiner).

Viktiga skillnader och praktiska aspekter

  • Fluorescens vs fosforescens: fluorescens är snabb och försvinner snabbt; fosforescens kan kvarstå efter att excitationskällan tagits bort.
  • Kvantutbyte: hur effektivt absorberad energi omvandlas till emitterat ljus varierar mellan ämnen och kallas kvantutbyte.
  • Fotoblekning och kväving: många fluoroforer kan förstöras av långvarig exponering eller släckas av omgivande kemikalier.

Fluorescens är ett mångsidigt fenomen som förenar grundläggande optik med många praktiska tillämpningar i vetenskap, industri och vardag. För vidare läsning om specifika tekniker och instrument rekommenderas länkarna i texten ovan.