Πώς παράγεται το φως σε ατομικό επίπεδο;
1. Ατομική δομή:
* Τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα (που περιέχουν πρωτόνια και νετρόνια) που περιβάλλεται από ηλεκτρόνια που περιστρέφονται σε συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας που ονομάζονται κελύφη ηλεκτρονίων.
* Κάθε κέλυφος έχει καθορισμένο επίπεδο ενέργειας και τα ηλεκτρόνια μπορούν να υπάρχουν μόνο σε αυτά τα συγκεκριμένα επίπεδα.
2. Διέγερση:
* Όταν ένα άτομο απορροφά ενέργεια (π.χ. από τη θερμότητα, την ηλεκτρική ενέργεια ή το φως), ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να πηδήσει από χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας σε υψηλότερο. Αυτό ονομάζεται διέγερση .
* Η απορρόφηση ενέργειας πρέπει να ταιριάζει ακριβώς με τη διαφορά στα επίπεδα ενέργειας μεταξύ των δύο κελυφών.
3. Απο-εκτίμηση:
* Ένα ενθουσιασμένο άτομο είναι ασταθές και θέλει να επιστρέψει στην κατάσταση του εδάφους του (χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας).
* Για να το κάνετε αυτό, το ηλεκτρόνιο απελευθερώνει την απορροφημένη ενέργεια ως φωτόνιο του φωτός.
* Η ενέργεια του φωτονίου είναι ίση με τη διαφορά στα επίπεδα ενέργειας μεταξύ των δύο κελυφών.
4. Φως εκπομπής:
* Το εκπεμπόμενο φωτόνιο έχει μια συγκεκριμένη συχνότητα (και επομένως χρώμα) που προσδιορίζεται από τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των επιπέδων ενέργειας.
* Τα διαφορετικά στοιχεία έχουν μοναδικές ρυθμίσεις ενεργειακού επιπέδου, οδηγώντας σε χαρακτηριστικές εκπομπές φωτός (π.χ. οι φωτεινές γραμμές στα φάσματα ατομικών εκπομπών).
Τύποι παραγωγής φωτός:
* φως πυρακτώσεως: Αυτό παράγεται με τη θέρμανση ενός νήματος σε μια τέτοια υψηλή θερμοκρασία ώστε να εκπέμπει φως. Η θερμότητα διεγείρει τα άτομα στο νήμα, προκαλώντας τους να εκπέμπουν φωτόνια.
* Φθοριστικό φως: Αυτό χρησιμοποιεί ένα αέριο που εκπέμπει υπεριώδες φως όταν διεγείρεται από την ηλεκτρική ενέργεια. Το υπεριώδες φως στη συνέχεια χτυπά ένα φθορίζον υλικό, προκαλώντας το να εκπέμπει ορατό φως.
* LED φως: Στις δίοδοι εκπομπής φωτός (LED), τα ηλεκτρόνια κινούνται σε μια διασταύρωση μεταξύ υλικών με διαφορετικά επίπεδα ενέργειας. Αυτό δημιουργεί φως με συγκεκριμένες συχνότητες με βάση τις ιδιότητες του υλικού.
Συνοπτικά:
Η παραγωγή φωτός σε ατομικό επίπεδο είναι αποτέλεσμα των ηλεκτρόνων στα άτομα που απορροφούν την ενέργεια, να ενθουσιάζουν και στη συνέχεια να απελευθερώσουν αυτή την ενέργεια ως φωτόνια φωτός όταν επιστρέφουν στην κατάσταση του εδάφους τους. Η συχνότητα του εκπεμπόμενου φωτός εξαρτάται από τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων που εμπλέκονται στη μετάβαση.
