학문
수려한집게벌레191
야광 물질은 빛을 받은 뒤 어두운 곳에서도 일정 시간 동안 빛을 내는데, 이러한 현상이 나타나는 이유를 에너지 저장과 방출 과정과 관련지어 설명해 주세요.
야광 물질은 빛을 받은 뒤 어두운 곳에서도 일정 시간 동안 빛을 내는데, 이러한 현상이 나타나는 이유를 에너지 저장과 방출 과정과 관련지어 설명해 주세요.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
야광 물질이 어두운 곳에서도 빛을 내는 이유는 빛을 흡수한 전자가 곧바로 원래 상태로 돌아오지 않고 준안정 상태에 머물렀다가 서서히 에너지를 방출하기 때문입니다.
빛을 받은 순간, 야광 물질 내부의 전자는 높은 에너지 상태로 들뜨게 됩니다. 일반적인 형광 물질은 이 전자가 곧바로 원래 자리로 돌아오면서 즉각적으로 빛을 내지만, 야광 물질은 전자가 쉽게 돌아오지 못하는 준안정 상태에 갇히게 됩니다. 이 상태는 마치 에너지가 잠시 저장된 것처럼 보이며, 시간이 지나면서 전자가 조금씩 원래 자리로 돌아오면서 빛을 방출합니다.
따라서 야광 물질은 단순히 빛을 저장했다가 내보내는 것이 아니라, 전자가 준안정 상태에서 천천히 에너지를 방출하는 과정을 통해 어두운 곳에서도 오랫동안 빛을 낼 수 있는 것입니다. 이 때문에 형광은 빛을 끄면 바로 사라지지만, 인광(야광)은 수 분에서 수 시간 동안 지속적으로 빛을 내는 차이가 나타납니다.
채택 보상으로 274베리 받았어요.
채택된 답변안녕하세요.
야광 물질이 빛을 받은 뒤 어두운 곳에서도 일정 시간 동안 빛을 내는 현상은 물질 내부에 빛 에너지를 일시적으로 저장했다가 서서히 방출하기 때문입니다.
빛은 에너지를 가진 입자인 광자로 이루어져 있고, 이 광자가 물질에 흡수되면 물질 내부의 전자들이 더 높은 에너지 상태로 이동하는데요, 즉 전자가 원래 있던 낮은 에너지 상태에서 더 높은 에너지 궤도로 올라가는 전자 전이가 일어납니다. 이 과정에서 빛 에너지가 물질 내부에 저장된 것과 같은 상태가 됩니다. 일반적인 형광 물질의 경우에는 전자가 높은 에너지 상태로 올라간 뒤 매우 짧은 시간 안에 다시 원래 상태로 돌아오면서 에너지를 빛의 형태로 방출하지만, 야광 물질에서는 전자가 높은 에너지 상태로 올라간 뒤 바로 내려오지 않고 중간 에너지 상태에 갇히는 현상이 발생합니다. 이러한 현상이 발생하는 이유는 야광물질의 결정구조에 불순물 원자가 존재하는데, 이 불순물이 전자를 일시적으로 붙잡기 때문입니다.
그러다 시간이 지나면서 열 에너지나 주변 환경의 미세한 에너지에 의해 전자가 트랩에서 서서히 빠져나오게 되며 전자가 다시 낮은 에너지 상태로 떨어질 때 여분의 에너지를 빛의 형태로 방출하게 됩니다. 이 빛이 바로 어두운 곳에서 보이는 야광이며 전자가 한 번에 모두 내려오는 것이 아니라 천천히 조금씩 방출되기 때문에 오랫동안 빛이 지속되는 것입니다.
야광의 지속 시간은 트랩 에너지의 깊이에 의해 결정되는데요, 전자가 더 깊은 트랩에 들어가면 빠져나오는 데 시간이 오래 걸려 야광 시간이 길어집니다. 또한 물질의 결정 구조와 불순물 농도에도 영향을 받는데요, 트랩 구조가 많고 안정적일수록 더 많은 전자를 저장할 수 있습니다. 즉 야광 물질은 빛을 받아 전자가 높은 에너지 상태로 올라가면서 에너지를 저장했다가, 이후 결정 구조 내의 트랩 상태에 잠시 머무른 후 서서히 원래 상태로 돌아오면서 빛 에너지를 방출하는 원리가 이용된다고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
야광물질이 빛을 만들어내는 것을 인광이라고 합니다.
아시는데로 무제한 빛을 발산하는 것이 아니라 빛을 머금어 놓고 일시적으로 내어놓는 것 입니다.
금속이 빛을 만들어내는 것은 금속이 에너지를 흡수하여 불안정한 상태가 되고 그 에너지를 다시 내어놓으면서 안정된 상태를 찾아가게 되는데 이 때만들어지는 것이 빛 에너지 입니다.
야광물질의 경우 외부의 빛에너지를 받으면 바로 빛으로 방출하면서 안정을 찾는 것이 아니라 천천히 안정을 찾아가는 물질 들 입니다. 실제로 밝은 상태에서도 야광물질은 빛을 내뿜고 있습니다. 그래서 안정을 다 찾을때 까지는 빛을 내면서 주변을 밝게 합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)