¿Qué es la luminiscencia? Datos, tipos y ejemplos
¿Qué es la luminiscencia?
La producción de luz se asocia comúnmente con el calor. Considere una fogata, una bombilla, una vela o el sol. Todos estos producen luz y calor simultáneamente, lo que se conoce como “incandescencia”. Sin embargo, la luz también se puede producir sin calor a través de un fenómeno llamado luminiscencia o “luz fría”.
La luminiscencia puede ser natural o artificial. Las luciérnagas contienen una sustancia química llamada luciferina. Cuando este químico se combina con oxígeno, ATP y calcio, hace que brillen. Un televisor emite luz cuando un haz de electrones golpea los puntos de fósforo rojo, azul y verde en la superficie interna de la pantalla. En ambos ejemplos, la luz se produce cuando los átomos se excitan en un proceso que no requiere poco o nada de calor. Continúe leyendo para conocer el proceso, las aplicaciones, los tipos y los ejemplos de luminiscencia.
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Tipos de luminiscencia
Cuando las personas escuchan la palabra luminiscencia, pueden imaginarse de inmediato una medusa brillante o un fitoplancton bioluminiscente. Sin embargo, la bioluminiscencia es solo el comienzo, ya que existen muchos tipos diferentes de luminiscencia. Algunos de estos se enumeran a continuación:
| Tipo | Definición |
|---|---|
| Quimioluminiscencia | La luz se produce a través de reacciones químicas (barras luminosas) |
| Bioluminiscencia | La luz es creada por reacciones químicas dentro de los seres vivos (luciérnagas y fitoplancton) |
| Electroluminiscencia | La luz se produce cuando una corriente eléctrica pasa a través de algo, como un gas (LED, televisores y monitores de computadora) |
| Fotoluminiscencia | La luz se produce cuando la luz brilla sobre un objeto con pintura luminosa (relojes que iluminan) |
| Röntgenoluminiscencia | La luz se produce cuando se proyecta una radiografía sobre un objeto. |
| Sonoluminiscencia | La luz se produce al pasar ondas de sonido de alta energía a través de un líquido |
| Termoluminiscencia | La luz se produce cuando se emiten fotones desde un objeto caliente. |
| Cristaloluminiscencia | La luz se produce durante el proceso de cristalización. |
| Triboluminiscencia | La luz se produce separando, rasgando, rayando, frotando o alterando los cristales. |
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Cómo funciona la luminiscencia
Entonces, ¿cómo funciona la luminiscencia? En primer lugar, es fundamental entender los conceptos básicos. Todo está compuesto de átomos. Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. Los electrones son partículas estables con carga negativa que orbitan alrededor del núcleo de un átomo en orbitales, la ubicación y el comportamiento ondulatorio de los átomos. Un átomo en un orbital cercano al núcleo es más estable y tiene menor energía. Un átomo en un orbital de nivel superior, más alejado del núcleo, es menos estable y tiene mayor energía.
La luminiscencia ocurre cuando un material absorbe energía, llevando sus átomos a un estado superior y más energético. Debido a que los átomos en los orbitales superiores son energéticos e inestables, el material necesita pasar por otra transición de regreso a su estado fundamental más estable y menos energético. Al hacerlo, la energía absorbida debe ser liberada. Los materiales luminiscentes expresan esta liberación de energía en forma de luz.
Con la incandescencia, la energía que empuja los electrones de un material a este estado proviene del calor. Sin embargo, con la luminiscencia, esa energía proviene de una variedad de fuentes distintas al calor. En la quimioluminiscencia, las reacciones químicas producen la energía que excita los electrones. En la bioluminiscencia, las reacciones químicas dentro de un organismo vivo hacen lo mismo. En electroluminiscencia, una corriente eléctrica que pasa a través de un gas produce energía.
Materiales luminiscentes
Los materiales luminiscentes, o fósforos, son materiales sólidos que absorben energía y la liberan en forma de fotones de luz. Los diferentes tipos de materiales luminiscentes se enumeran a continuación:
- Los materiales fotoluminiscentes absorben la energía de una longitud de onda particular y emiten energía con una longitud de onda más larga.
- Los fósforos UV absorben la energía ultravioleta y emiten energía de luz visible.
- Los fósforos LED azules absorben la luz azul (la energía más alta en el espectro de luz visible) y la convierten para emitir un color de luz diferente.
- Los fósforos que brillan en la oscuridad absorben energía con el tiempo y la liberan lentamente.
- Los fósforos de rayos X absorben fotones de rayos X de alta energía y emiten fotones visibles.
- Los fósforos de almacenamiento absorben y almacenan energía con el tiempo y liberan energía cuando son estimulados por un haz infrarrojo o ultravioleta.
Aplicaciones de la luminiscencia
Hay muchas aplicaciones diferentes de luminiscencia en la investigación científica y en la vida cotidiana. Considere los siguientes ejemplos:
- La tecnología láser y de lámpara utiliza luminiscencia.
- Los científicos lo utilizan para el control no invasivo de los procesos celulares. Los científicos pueden usar la bioluminiscencia para observar la actividad de los órganos internos de un organismo vivo.
- Los diodos emisores de luz (LED) se utilizan en televisores de pantalla plana, monitores de computadora, farolas, iluminación de áreas exteriores, iluminación modular e iluminación de tareas.
- La datación por termoluminiscencia utiliza la cantidad de radiación en una sustancia que contiene minerales cristalinos para determinar la cantidad de tiempo transcurrido desde que se calentó o se expuso a la luz solar.
- Un termómetro de fósforo es un método óptico para determinar la temperatura de la superficie en función de la luminiscencia emitida por un material de fósforo.
Ejemplos de luz luminiscente
La luminiscencia está presente en muchos aspectos de la vida en todo el planeta. Aparece en ciudades ajetreadas, campos rurales, selvas remotas y las partes más profundas del océano. La luminiscencia puede ser natural o artificial. A continuación se muestran dos ejemplos de luminiscencia:
- Barras luminosas: Las barras luminosas son un ejemplo de quimioluminiscencia artificial. ¡Estos tubos contienen sustancias aisladas (un catalizador base y un tinte adecuado) que, cuando se combinan, crean una reacción química que genera luz! Las barras luminosas son comunes en conciertos, eventos, fiestas y viajes de campamento. Sin embargo, son utilizados por el ejército, la policía, el departamento de bomberos, los equipos de buceo y los equipos médicos de emergencia.
- Rape: El rape es un ejemplo de bioluminiscencia natural. El pez rape hembra tiene un señuelo que contiene bacterias bioluminiscentes que cuelga frente a su boca. Dado que estos peces de aguas profundas viven en la oscuridad total, la luz luminiscente se utiliza para atraer presas.
Datos sobre la luminiscencia
Los siguientes hechos ilustran la singularidad y la importancia de este fascinante fenómeno:
- Los hongos pueden brillar y los hongos brillantes crecen en Vietnam y Brasil. Durante años, su luminiscencia fue un misterio. En 2015, los investigadores aislaron la “oxiluciferina”, el compuesto responsable de sus características únicas. La oxiluciferina es el mismo compuesto que se encuentra en las luciérnagas, el fitoplancton y las luciérnagas. Estos hongos utilizan la bioluminiscencia para atraer insectos, lo que ayuda a dispersar las esporas de los hongos.
- Los LED contienen altos niveles de luz azul, lo que puede perjudicar la salud humana. Las luces LED son un ejemplo de electroluminiscencia. Aunque las luces LED pueden ser más eficientes, algunos estudios sugieren que los LED pueden tener un impacto negativo en la salud humana. Por ejemplo, estar expuesto a las luces LED después de la puesta del sol puede interrumpir los ciclos de sueño saludables. Por eso es importante limitar el tiempo que se pasa frente a las pantallas (TV, teléfono, computadora) antes de acostarse.
- La luminiscencia se puede utilizar para monitorear el cambio climático desde el espacio. En 2017, la NASA lanzó el OCO-2, el Orbiting Climate Observatory-2, un satélite que recopila imágenes de fluorescencia de clorofila en todo el planeta. Las plantas emiten fluorescencia o emiten una pequeña cantidad de luz roja cuando ocurre la fotosíntesis. El brillo está directamente relacionado con la cantidad de carbono que consumen las plantas. Un mapa de fluorescencia de clorofila puede ayudar a las personas a comprender cómo se comportan los ecosistemas durante las sequías y otras tensiones del cambio climático.
Resumen de la lección
La luminiscencia es la luz sin calor, también conocida como “luz fría”. La luz luminiscente puede ser natural (como el fitoplancton bioluminiscente o las luciérnagas) o artificial (como luces LED, televisores y pantallas de teléfonos). Entra en contacto con la “incandescencia”, o luz producida junto con el calor. Los ejemplos de incandescencia incluyen fogatas, velas y el sol. El fenómeno de la luminiscencia ocurre cuando se agrega energía a un sujeto, excitando sus electrones y empujándolos hacia orbitales más altos. Luego, los electrones regresan a un estado de menor energía, liberando luz durante el proceso. Existen diferentes tipos de luminiscencia, que se caracterizan por cómo se produce la energía. Los ejemplos de luminiscencia incluyen:
- La quimioluminiscencia es la luz producida por una reacción química.
- La bioluminiscencia se refiere a la luz producida por una reacción química dentro de un organismo.
- La electroluminiscencia es luz producida cuando una corriente eléctrica pasa algo.
- La fotoluminiscencia es la luz que se produce cuando se proyecta luz sobre un objeto con pintura “luminosa”.
Los materiales luminiscentes, o fósforos, son materiales sólidos que absorben energía y la liberan en forma de fotones de luz. Los ejemplos de fósforos incluyen materiales fotoluminiscentes, fósforos UV, fósforos LED azules, fósforos que brillan en la oscuridad, fósforos de rayos X y fósforos de almacenamiento. Las aplicaciones de luminiscencia incluyen tecnología láser y de luz, monitoreo no invasivo de procesos celulares, LED, datación por termoluminiscencia y termómetros de fósforo.
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