磷光

磷光是一种缓慢发光的光致发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态（通常具有和基态不同的自旋多重度），然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光，而且与荧光过程不同，当入射光停止后，发光现象持续存在，其衰退时间大于 10 − 8 {displaystyle 10^{-8}} 秒。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的，因此这个过程很缓慢。电子依照泡利不相容原理（Pauli Exclusion Principle）排布在分子轨道上，当分子吸收入射光的能量后，其中的电子从基态 S 0 {displaystyle S_{0}} （通常为自旋单重态）跃迁至具有相同自旋多重度的激发态 S 2 ∗ {displaystyle S_{2}^{*}} 。处于激发态 S 2 ∗ {displaystyle S_{2}^{*}} 的电子可以通过各种不同的途径释放其能量回到基态。比如电子可以从 S 2 ∗ {displaystyle S_{2}^{*}} 经由非常快的（短于 10 − 12 {displaystyle 10^{-12}} 秒）内转换过程无辐射跃迁至能量稍低并具有相同自旋多重度的激发态 S 1 ∗ {displaystyle S_{1}^{*}} ，然后从 S 1 ∗ {displaystyle S_{1}^{*}} 经由系间跨越（intersystem crossing）过程无辐射跃迁至能量较低且具有不同自旋多重度的激发态 T 2 ∗ {displaystyle T_{2}^{*}} (通常为自旋三重态,self-triplet excited state），再经由内转换过程无辐射跃迁至激发态 T 1 ∗ {displaystyle T_{1}^{*}} ，然后以发光的方式释放出能量而回到基态 S 0 {displaystyle S_{0}} 。由于激发态 T 1 ∗ {displaystyle T_{1}^{*}} 和基态 S 0 {displaystyle S_{0}} 具有不同的自旋多重度，虽然这一跃迁过程在热力学上有利，可是它是被跃迁选择规则禁戒的，从而需要很长的时间（从 10 − 4 {displaystyle 10^{-4}} 秒到数分钟乃至数小时不等）来完成这个过程；当停止入射光后，物质中还有相当数量的电子继续保持在亚稳态 T 1 ∗ {displaystyle T_{1}^{*}} 上并持续发光直到所有的电子回到基态。那里 S {displaystyle S} 是自旋单重态， T {displaystyle T} 是自旋三重态，*表示激发态，h 是普朗克常数。