蛍光

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短波紫外線に照射され蛍光する蛍石(B)だが可視光線白色を照射しても蛍光しない(A)

蛍光(けいこう、: fluorescence)とは、発光現象の分類。最も広義には、ルミネセンスによる(発光)全般を指す。

広義には、ルミネセンスのうち、電子励起源が可視光より短波長の電磁波による発光を指す(フォトルミネセンス)。ここでは主にこの意味の蛍光について述べる。狭義には、広義の蛍光のうち、励起のための電磁波を止めるとすぐに発光が消失する、発光寿命が短いものを指す(厳密な定義は各種ある)。発光寿命が長いものは燐光と呼ぶ。なお、紛らわしいが、(ホタル)の発光は化学反応(ケミルミネセンス)によるものであり、蛍光(フォトルミネセンス)とはメカニズムが異なる。

ルミネセンス[編集]

ルミネセンスには、夜光塗料のように放射性元素から出る放射線の励起による発光やルミノールの発光のように、化学反応によって生成した励起状態にある分子からの発光を含む。

広義の蛍光[編集]

広義の蛍光は、X線紫外線可視光線が照射されてそのエネルギーを吸収することで電子が励起し、それが基底状態に戻る際に余分なエネルギーを電磁波として放出するものである。

蛍光を観測するのは吸収を観測するのに比べて感度的に優れているため、HPLC(高速液体クロマトグラフィ)などで微量分析を行うときなどには、対象物を蛍光を発する誘導体に変換して分析する方法がしばしば用いられる。

物質に波長の短いX線を照射すると、その構成元素の内殻の電子が原子外に弾き飛ばされる。そのようにしてできた空の軌道に外側の殻から電子が遷移し、余分なエネルギーをX線として放出する。このX線は蛍光X線と呼ばれる。蛍光X線のエネルギーは放出する元素によって決まっている。そのため特性X線固有X線とも呼ばれる。そこで、ある特性X線がどれくらい出てくるかを調べることで、物質中のある元素を定量することができる。このような元素分析法を蛍光X線分析という。

蛍光能を有する染料は蛍光染料と呼ばれる。これは蛍光インクなどに使用されている。可視光では無色で青色の蛍光を発する染料は、紙や布の黄ばみを隠蔽する効果があるため、蛍光増白剤として使用される。

蛍光灯は、低圧水銀灯の内側面に、水銀の発する紫外線を吸収し、蛍光として可視光線を発する物質を塗布したものである。

蛍光を発している物質に対して、そのエネルギーを吸収できるような適切なエネルギー準位をもつ物質を添加すると、蛍光が消失する。これを消光といい、消光を起こす物質を消光剤という。

蛍光と燐光[編集]

生物実験での使用例。臭化エチジウムで染色したアガロースゲル。臭化エチジウムはDNA分子間に入り込み紫外線が照射されると橙色の蛍光を発する。

広義の蛍光のうち、励起のための電磁波を止めても発光が持続する発光寿命が長いものを燐光、短いものを特に蛍光という。しかし、蛍光と同じ状態間の遷移に由来するにもかかわらず、発光寿命が長い遅延蛍光と呼ばれる現象もあることから、現在では別の分類の仕方がされている。

この分類によれば、分子では発光過程の始状態と終状態のスピン多重度が同じものを「蛍光」といい、そうでないものを「燐光」という。スピン多重度が異なる遷移は禁制であるから寿命が長くなる。遅延蛍光では、励起された後に一旦スピン多重度の異なる状態への遷移が起こり、そこから禁制遷移を起こして発光過程に入るので、寿命が長い。

結晶では、分子と異なり、スピン多重度の特定が困難であるので、発光の寿命が発光過程の遷移確率で決まっているものを「蛍光」、励起されてから発光過程に移るまでの遷移確率で決まっているものを「燐光」という。

用途[編集]

蛍光灯テレビプラズマディスプレイ等の表示装置、LED電子顕微鏡、レントゲン撮影、ネオンカラー、標識、生物実験等に用いられる。

紫外線蛍光を示す鉱物[編集]

紫外線の照射によって蛍光を発する鉱物には次のようなものがある。ただし、産地などにより、蛍光を発しないものもある。

蛍光色[編集]

蛍光イエロー、蛍光オレンジ、蛍光ピンクなどで、ネオンカラーと呼ばれることもある。

蛍光顔料などの蛍光色素を用いて、塗料印刷インキ色鉛筆クレヨン蛍光ペンインク(ラインマーカー)などの文房具や、玩具、安全防災用色材、防犯用品(カラーボールなど)にも活用されている。ロードコーン警備員反射チョッキなどにも、蛍光色風(一般色+蛍光色混合など)のものがある。消防車の塗装にも蛍光朱赤色が使われている[1]。これらは色の通常反射に加えてフォトルミネセンスで発色するため一般色に比べてより鮮明に見える。

脚注[編集]

参考文献[編集]

関連項目[編集]