안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
형광등이 자외선을 가시광선으로 바꾸어 빛을 내는 광전자기적 원리는 광발광과 스톡스 이동 현상 때문입니다.
형광등 양끝의 전극에서 방출된 고속 전자가 튜브 내부의 수은 기체 원자들과 충돌할 때, 충돌 에너지를 받은 수은 원자의 최외각 전자가 높은 에너지 준위로 뛰어오르는 들뜬 상태가 됩니다. 불안정해진 전자가 다시 원래의 바닥 상태로 떨어지면서, 두 준위 간의 에너지 차이에 만큼의 자외선 빛을 방출합니다. 방출된 자외선 빛은 형광등 유리 내벽에 칠해진 형광 물질에 부딪치고, 이 형광체 속 전자는 자외선 빛이 가진 에너지를 그대로 흡수하여 다시 높은 에너지 상태로 올라갑니다. 자외선을 흡수한 형광체 전자는 바닥 상태로 떨어지기 직전, 형광체 결정 격자 진동 등의 형태로 에너지의 일부를 미세하게 잃어버립니다. 이때 에너지를 일부 잃은 전자가 최종적으로 바닥 상태로 복귀할 때 방출하는 빛의 에너지는 처음 흡수했던 자외선의 에너지보다 낮아지게 되고, 빛 에너지가 낮아지면 전자기파의 파장은 길어집니다.
결과적으로 에너지가 높고 파장이 짧았던 자외선이 에너지는 낮고 파장이 긴 가시광선 대역의 빛으로 변환되어 외부로 방출되는 것입니다.