സ്ഫുരദീപ്തി

ഒരു പദാർത്ഥത്തിന്മേൽ പതിക്കുന്ന പ‌്രകാശവികിരണങ്ങളെ നീക്കം ചെയ്തുകഴിഞ്ഞ ശേഷവും ആ വസ്തു അത‌് ആഗിരണം ചെയ്ത പ്രകാശ വികിരണങ്ങളെ ചെറിയ അളവിൽ മണിക്കൂറുകളോളം പ്രതിഫലിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതിനെയാണ് സ്ഫുരദീപ്തി (Phosphorescence) അഥവാ സ്ഫുരത എന്നു പറയുന്നത്. പ്രതിദീപ്തി (fluorescence) യുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഒരു തരം പ്രകാശദീപ്തി (photo luminescence) ആണിത്. പ്രതിദീപ്തിയിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി സ്ഫുരദീപ്തിയിൽ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട പ്രകാശം ഉടനടി പ്രതിഫലിപ്പിക്കപ്പെടുകയില്ല. വെളിച്ചമുളള മുറിയിൽ വിളക്കണച്ചശേഷവും ഇരുട്ടിൽ തിളങ്ങുന്ന കളിപ്പാട്ടങ്ങൾ, സ്റ്റിക്കറുകൾ, ചായങ്ങൾ, വാച്ചുകൾ ക്ലോക്കുകൾ എന്നിവ സ്ഫുരദീപ്തിയുടെ ദൈനംദിന ഉദാഹരണങ്ങളാണ്. തുടക്കത്തിൽ നല്ലതുപോലെ തിളങ്ങുകയും പിന്നീട് മിനുട്ടുകൾക്കോ മണിക്കൂറുകൾക്കോ ശേഷം അത് മങ്ങിപ്പോകുകയും ചെയ്യും.

വിശദീകരണം

പ്രതിദീപ്തിയും(fluorescence ) സ്ഫുരദീപ്തിയും(phosphorescence) തമ്മിലുളള വ്യത്യാസം വിശദമാക്കാനുപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു ഊർജ്ജവ്യവ്സഥയുടെ ജേബ്ളോൻസ്കി രേഖാചിത്രം(Jablonski diagram).ഏകമായ ഉദ്ദീപനാവസ്ഥ (¹A*)യിലേയ്ക്കുളള A എന്ന തന്മാത്രയുടെ ഉദ്ദീപനവും തുടർന്ന് അത് അന്തർവ്യൂഹ മറികടക്കലിലൂടെ ത്രികാവസ്ഥയിലേയക്ക് പോകുന്നതും. സ്ഫുരദീപ്തിയിലൂടെയാണ് അത‌് വിശ്രാന്തമായ ഉദാസീനാവസ്ഥയെ പ്രാപിക്കുന്നത്.

ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ ഒരു പദാർത്ഥം അത് ആഗിരണം ചെയ്ത ഊർജ്ജത്തെ പ്രകാശരൂപത്തിൽ മോചിപ്പിക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ‌് സ്ഫുരദീപ്തി. പ്രകാശത്താൽ ചാർജ്ജിതമാക്കപ്പെട്ടതിനാലാണ് ചില വസ്തുക്കൾ വിളക്കണച്ചശേഷവും ഇരുട്ടത്ത് തിളങ്ങുന്നത്. പ്രതിദീപ്തിയെ അപേക്ഷിച്ച് സ്ഫുരദീപ്തിയുളള വസ്തുക്കൾ അവ ആഗിരണം ചെയ്ത ഊർജ്ജത്തെ കൂടുതൽ നേരത്തേയ്ക്ക് സംഭരിച്ചുവയ്ക്കുകയും കുറഞ്ഞ അളവിൽ ഉത്സർജ്ജിക്കുകയും ചെയ്യും.

ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുളള പ്രകാശകണത്തെ (photon) ആഗിരണം ചെയ്തശേഷം അത് കമ്പനപരമായ വിശ്രാന്താവസ്ഥയോ (vibrational relaxations) അന്തർവ്യൂഹ മറികടക്കലോ(intersystem crossing) വഴി മറ്റൊരു ഭ്രമണാവസ്ഥയെ പ്രാപിച്ചേയ്ക്കാം. വ്യൂഹം വീണ്ടും പുതിയ ഭ്രമണസ്ഥിതിയിൽ കമ്പനപരമായി വിശ്രമിക്കുകയും തൽഫലമായി സ്ഫുരദീപ്തിയിലൂടെ പ്രകാശത്തെ ഉത്സർജ്ജിക്കുകയും ചെയ്യും.

മിക്ക പ്രകാശദീപ്തി പ്രതിഭാസങ്ങളിലും ഒരു രാസവസ്തു പ്രകാശകണത്തെ ആഗിരണം ചെയ്തശേഷം 10 നാനോ സെക്കൻ്റുകൾക്കുള്ളിൽ ഉത്സർജ്ജിക്കുന്നു. ഇത്രയും ദ്രുതവേഗത്തിൽ പ്രകാശത്തെ ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ഉത്സർജ്ജിക്കുകയും ചെയ്യാൻ സാധിക്കുന്നത്, പ്രകാശകണത്തിലെ ഊർജ്ജത്തിന് പ്രസ്തുത പദാർത്ഥത്തിന്റെ ലഭ്യമായ ഊർജ്ജാവസ്ഥകളും അനുവദനീയമായ സംക്രാമാവസ്ഥകളും (transitions) ആയുളള പൊരുത്തം അനുസരിച്ചായിരിക്കും. എന്നാൽ സ്ഫുരദീപ്തിയിലാകട്ടെ, പ്രകാശകണത്തെ ആഗിരണം ചെയ്ത ഇല്ക്ട്രോൺ അന്തർവ്യൂഹ മറികടക്കലിലൂടെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജസ്ഥിതിയിലേയ്ക്ക‌് കടക്കുന്നു. സാധാരണയായി ത്രികാവസ്ഥയിലായിരിക്കും (triplet state) ഇത്.

സമവാക്യം

$S_{0}+h\nu \to S_{1}\to T_{1}\to S_{0}+h\nu ^{\prime }\$

ഇതിൽ S എന്നാൽ ഒരു ഏകാവസ്ഥയും T ത്രികാവസ്ഥയും ആണ്. പാദാങ്കങ്ങളായ 0 ഉദാസീനാവസ്ഥയെയും(ground state) 1 ഉദ്ദീപിതാവസ്ഥയെയും(excited state) സൂചിപ്പിക്കുന്നു. എളുപ്പത്തിനായി ആദ്യത്തെ ഉദ്ദീപിതാവസ്ഥയാണ് കാണിച്ചിട്ടുളളത്.

രാസദീപ്തി

ഇരുട്ടത്തു തിളങ്ങുന്ന ചില വസ്തുക്കൾ സ്ഫുരദീപ്തിമൂലമല്ല തിളങ്ങുന്നത്. ഉദാഹരണമായി മിനുക്കദണ്ഡുകൾ(glow sticks) തിളങ്ങുന്നത് രാസദീപ്തിയുടെ (Chemiluminescence) ഫലമായാണ്. രാസപ്രവർത്തനത്തിലൂടെയാണ് ഇവയിൽ ഉദ്ദീപനാവസ്ഥയുണ്ടാകുന്നത്. പ്രകാശോത്സർജ്ജനം അതിൽ രാസപ്രവർത്തനം നടക്കുന്നു എന്നതിന്റെ സൂചനയാണ്. ഉദ്ദീപിതാവസ്ഥയെ ഒരു വർണക തന്മാത്രയിലേയ്ക്ക് കൈമാറുകയും തുടർന്ന‌് അത് ഉദാസീനാവസ്ഥയിലേയ്ക്ക് മടങ്ങുകയും ചെയ്യും. ഇതിന് പ്രകാശവൈദ്യുതരാസപ്രവർത്തനം എന്നും പറയാറുണ്ട്.

പദാർത്ഥങ്ങൾ

സ്ഫുരദീപ്തിപദാർത്ഥങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സാധാരണ വർണകങ്ങൾ സിങ്ക് സൾഫൈഡ്, സ്ട്രോൺഷ്യം അലൂമിനേറ്റ് എന്നിവയാണ്. 1930 കൾക്കു മുൻപുവരെ സുരക്ഷാ ഉത്പന്നങ്ങളിൽ സിങ്ക് സൾഫൈഡ് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. എന്നാൽ സിങ്ക് സൾഫൈഡിനേക്കാൾ പത്തുമടങ്ങിലധികം ദീപ്തതയുളള സ്‌ട്രോൺഷ്യം അലൂമിനേറ്റ് ആണ് ഇന്ന‌് കൂടുതൽ ഉപയോഗത്തിലുളളത്. വഴിസൂചകങ്ങളായും നിരത്തിലെ വരകളിലും സുരക്ഷാ പ്രതീകങ്ങളിലും ഇവ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു..

ഒരു ക്ഷിപ്രപ്രകാശനാളിക്കുള്ളിലെ അത്യുഗ്രമായ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശസ്ഫുലിംഗം ഉരുകിയ സിലിക്കാ കവചത്തിനുളളിൽ ഒരു നീല സ്ഫുരദീപ്തി ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നു.

ഒരു എയർഗ്യാപ് ഫ്ലാഷിന്റെ ക്വാർട്സ് ജ്വലനനാളിയിലെ സ്ഫുരദീപ്തി

സ്ഫുരദീപ്തിയുളള ഒരു പക്ഷിച്ചിത്രം

• സ്ഫുരദീപ്തി വർണകങ്ങൾ – സിങ്ക് സൾഫൈഡ് x സ്ട്രോൺഷ്യം അലൂമിനേറ്റ്
• 
  Left: സിങ്ക് സൾഫൈഡ്
  Right: സ്ട്രോൺഷ്യം അലൂമിനേറ്റ്
• 
  ഇരുട്ടിലെ വർണകങ്ങൾ
• 
  ഇരുട്ടിലെ വർണകങ്ങൾ 4 മിനുട്ടുകൾക്ക് ശേഷം

• സ്ഫുരദീപ്തമായ
• 
  ചുവന്ന സ്ഫുരദീപ്തി വർണകം (കാൽസ്യം സൾഫൈഡ്)
• 
  ഇരുട്ടത്തെ ചുവന്ന സ്ഫുരദീപ്തി വർണകം
• 
  നീല സ്ഫുരദീപ്തി വർണകം (ക്ഷാരീയ ഭൗമ ലോഹം (Alkaline Earth metal) സിലിക്കേറ്റ് )
• 
  ഇരുട്ടിലെ നീല സ്ഫുരദീപ്തി വർണകം