発光

発光の概要

発光とは、物質が光を発する現象のことを指します。一般的には、熱放射と呼ばれる黒体放射の形式が広く知られており、これは恒星や炎、白熱灯の光などが該当します。また、冷光として知られるルミネセンスも発光の一種として重要です。この他にも、荷電粒子線の制動放射やチェレンコフ光といった特殊な発光現象も存在します。

熱放射（黒体放射）

熱放射は、熱エネルギーを持つ物体が自らの温度に応じて放出する電磁波の一形態です。温度が高い物体ほど、高頻度で短波長の光を発します。恒星から地球に届く光も、この熱放射によるものです。たとえば、太陽はその表面温度が非常に高く、可視光を中心に膨大な量のエネルギーを放射しています。

ルミネセンス

ルミネセンスは、物質の内部の量子系（通常は電子）が励起状態にあるときに発生する光の放出を指します。励起状態からより安定な状態（基底状態）へと遷移する際に、光が放出されます。ルミネセンスは、励起の方法によって様々に分類されます。

励起方法による分類

1. フォトルミネセンス（PL）: 光が物質に照射されて励起されることによる発光です。蛍光灯や蛍光ペイントが身近な例です。
2. カソードルミネセンス（CL）: 電子線が物質に照射されることによる発光で、古いタイプのテレビやブラウン管がこの原理を利用しています。
3. エレクトロルミネセンス（EL）: 電圧による励起によって発光する現象で、LEDがこの技術を活用しています。
4. ソノルミネンス（SL）: 音のエネルギーによって引き起こされる発光です。
5. ケミルミネセンス（化学発光）: 特定の化学反応によって生じる発光で、サイリュームがこの一例です。
6. バイオルミネセンス: 生物が化学反応によって発光する現象で、ルシフェラーゼやイクオリンが関与しています。深海生物やホタルなど多くの生物がこの現象を利用しています。

発光する生物の例

• - 深海魚: ハダカイワシ、チョウチンアンコウ、エソ類
• - その他の動物: ホタル、ウミホタル、オワンクラゲ、ホタルイカ
• - 菌類: ツキヨタケ、ヤコウタケ
• - 原生生物: ヤコウチュウ

発光のメカニズムによる分類

発光の過程は、誘導放出と自然放出という二つの方法に分けられます。誘導放出は外部のエネルギーによって電子が励起されることに対し、自然放出は自発的な遷移によるものです。

関連文献

• - 小林洋志『発光の物理 (現代人の物理)』朝倉書店、2000年。ISBN 4254136277

関連項目

• - ルミネセンス
• - レーザー
• - 蛍光
• - 燐光
• - 蓄光
• - 反射
• - 量子ドット

発光の理解は科学技術だけではなく、日常生活や自然界の様々な現象を知る手助けともなります。特にバイオルミネセンスに関しては、生態系や医療分野での応用も期待されています。

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