放射ルミネセンスとは？蛍光ランプの仕組みを解説
家電を知りたい
「放射ルミネセンス」という用語について教えてください。
家電製品マニア
放射ルミネセンスとは、X線や紫外線などの短い波長の放射を受けて発生するルミネセンスのことです。
家電を知りたい
つまり、ある特定の光が当たると光る現象のことですね?
家電製品マニア
そうです。蛍光ランプや蛍光水銀ランプがその例です。これらのランプでは、水銀蒸気の放電によって生じる紫外線が蛍光体を刺激して可視光に変換されています。
放射ルミネセンスとは。
家電製品に関連する用語に「放射ルミネセンス」というものがあります。これは、X線や紫外線などの短波長の放射線を浴びて発生するルミネセンス（発光）現象です。ホトルミネセンスとも呼ばれます。
たとえば、蛍光灯や蛍光水銀灯は、水銀蒸気の放電によって発生する紫外線で蛍光体を刺激することで可視光に変換しています。この放射ルミネセンスについては、「蛍光の波長は、入射する光（刺激）の波長よりも短い波長を含まない」という「ストークスの法則」という法則があります。
放射ルミネセンスとは何か？
放射ルミネセンスとは、物質に放射線などの高エネルギーの励起エネルギーが与えられた後に発せられる光のことです。この光は、物質内の電子が励起され、高いエネルギー状態から低いエネルギー状態に戻るときに放出されます。
エネルギーが低い状態に移る際、過剰なエネルギーは光子として放出されます。この光子が人間の目に届く場合、発光として認識されます。放射ルミネセンスは、蛍光ランプだけでなく、X線撮影などの医療機器や、夜光塗料にも利用されています。
ホトルミネセンスとの関係
ホトルミネセンスは、放射ルミネセンスの一種です。放射ルミネセンスとは、放射線などの高エネルギー電磁波を物質に照射したときに、その物質が発光する現象です。ホトルミネセンスでは、光子（光）が物質に吸収され、そのエネルギーが電子励起に利用されます。電子励起とは、電子がエネルギーの高い準位に移動することです。励起された電子は、元に戻る際にエネルギーを光子として放出します。これがホトルミネセンスの仕組みです。
ホトルミネセンスと放射ルミネセンスの違いは、エネルギー源にあります。放射ルミネセンスではエネルギー源が放射線であるのに対し、ホトルミネセンスではエネルギー源は光子です。つまり、ホトルミネセンスは光で誘起される放射ルミネセンスと言えます。蛍光ランプは、ホトルミネセンスを利用した照明器具です。蛍光ランプの内部には、紫外線を放出する放電管と、紫外線を吸収して可視光を発する蛍光物質がコーティングされた管があります。紫外線が蛍光物質に照射されると、ホトルミネセンスが発生し、可視光が発せられます。
蛍光ランプの仕組み
-蛍光ランプの仕組み-
蛍光ランプは、紫外線による物質の励起と再発光を利用した照明器具です。ランプ内には、紫外線を発生する低圧の水銀蒸気が充填されています。ランプに通電すると、水銀蒸気が放電し、紫外線が生成されます。この紫外線が、ランプの内側を覆う蛍光体に衝突すると、蛍光体が励起されて光を放出します。蛍光体の種類によって、放出される光の波長が異なり、ランプの色温度が決定されます。蛍光ランプは、安定した光量と高いエネルギー効率を有しており、オフィスや家庭など幅広い用途で利用されています。
蛍光体の役割
蛍光体の役割は、蛍光ランプの機能において不可欠です。蛍光体は、紫外線などの目に見えない光を吸収して、可視光に変換する物質です。蛍光ランプのガラス管の内側には蛍光体が塗られており、ランプが点灯されると、電極から放出された電子が水銀原子に衝突して紫外線を発します。この紫外線が蛍光体に当たると、蛍光体が励起されて可視光を発します。この可視光が、ランプの光源として利用されています。蛍光体は、その特性によって発光色が異なるため、用途に応じてさまざまな種類が使用されています。
ストークスの法則
ストークスの法則は、蛍光で放出される光の波長が、吸収される光の波長よりも長いことを示す法則です。この法則は、1852年にジョージ・ガブリエル・ストークスによって発見されました。
ストークスの法則は、蛍光物質の分子の構造によって説明できます。蛍光物質は、励起光と呼ばれる光を吸収すると、電子が励起状態に遷移します。電子は励起状態に長く留まらず、基底状態に戻り、そのエネルギーを光の形で放出します。放出される光の波長は、励起状態と基底状態のエネルギー差によって決まり、励起光の波長よりも長くなります。
＼ 最新情報をチェック ／
