안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
형광펜이 자외선 아래에서 유독 밝게 빛나는 이유는 눈에 보이지 않는 고에너지 자외선을 흡수한 뒤, 에너지가 일부 감소한 가시광선 형태로 바꾸어 재방출하기 때문입니다.
형광 염료 분자가 자외선의 고에너지의 빛를 맞으면, 분자 내 전자가 에너지를 얻어 바닥 상태에서 에너지가 높은 들뜬 상태로 순간적으로 이동합니다. 들뜬 전자는 빛을 내기 직전, 아주 짧은 시간 동안 분자 자체의 진동이나 열의 형태로 에너지의 일부를 잃고 전자가 다시 안정된 바닥 상태로 떨어지면서 남은 에너지를 빛으로 방출합니다. 이때 에너지를 일부 잃었기 때문에 방출되는 빛은 흡수한 자외선보다 에너지가 낮고 파장이 긴 가시광선이 되어 방출됩니다.
이처럼 흡수한 빛의 파장보다 방출하는 빛의 파장이 길어지는 현상을 스토크스 이동이라고 하는데, 일반 물체는 조명 중 가시광선만 반사하지만, 형광 물질은 눈에 보이지 않던 자외선 에너지까지 가시광선으로 새로 전환해 눈에 보이기 때문에 어두운 공간에서 자외선을 받으면 밝게 보입니다.