夜光・蓄光

光はエネルギーの一形態であり、それを生み出すためには、別のエネルギーが必要である。光はいくつかのメカニズムで生み出される。

ルミネセンスとは？

輝度とは、物質が光を放つ過程のことです。この放射は熱によるものではないので、冷体放射となる。発光には、生物発光、化学発光、電気化学発光、エレクトロルミネッセンス、フォトルミネッセンスなどの種類がある。 生物発光は、生物が発する光である。例えば、ホタルを考えてみましょう。それは、自然な流れです。光は生体内の化学反応によって放出される。ホタルでは、ルシフェリンという化学物質が酸素と反応して光を発生させます。この反応はルシフェラーゼという酵素によって触媒される。化学発光は、化学反応によるものです。実は、生物発光は化学発光の一種である。例えば、ルミノールと過酸化水素の触媒反応により光を発生させることができます。エレクトロケミル・ルミネッセンスは、電気化学反応時に発生する発光の一種である。

また、蛍光はルミネセンスの一種である。原子や分子の中の電子は、電磁波のエネルギーを吸収して、より高いエネルギー状態に励起されることがあります。この高いエネルギー状態は不安定であるため、電子は好んで基底状態に戻ろうとする。戻ってきたときに、吸収された波長を放出する。この緩和の過程で、余分なエネルギーを光子の形で放出するのである。この緩和の過程を蛍光という。原子蛍光は、気体原子に元素の吸収線と一致する波長の放射線を当てると、原子が蛍光を発するものである。例えば、気体のナトリウム原子は589nmの放射線を吸収し、励起する。その後、同じ波長の蛍光灯が再放出されることで緩和が起こる。

燐光とは？

分子が光を吸収して励起状態になったとき、2つの選択肢がある。エネルギーを放出してすぐに基底状態に戻ることもあれば、他の非放射過程を経ることもある。励起された分子が非放射過程を経ると、エネルギーを放出して三重項状態になり、エネルギーは励起状態よりわずかに小さく、基底状態よりは大きくなる。このとき、分子はより低いエネルギーの三重項状態に長くとどまることができる。この状態を準安定状態と呼びます。そして、亜安定状態（三重項状態）は、光子を放出することによってゆっくりと崩壊し、基底状態（一重項状態）に戻ることができる。このとき、燐光と呼ばれる現象が起こります。