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냉광 [luminescence, 冷光]은 즘물질 중 다른 것과 비교하여 상대적으로 낮은 온도에서 빛을 내는 현상이다. 냉광 [冷光]은 열을 내지 않고도 빛을 내는 현상이다. 반딧불이나 인광처럼 열을 내지 않고 빛만 내는 현상. 어느 물질에 가시광선, 자외선, 적외선, 등의 전자파를 대면, 그 자극으로 발광하는 현상이 루미네선스이다.

발광이라고도 한다. 예를 들면 네온등 안에 들뜬 상태로 있는 기체가 빛을 내거나, 문자표시판·텔레비전·레이더의 브라운관(키네스코프), 형광등, X선 형광투시경막에 코팅재로 쓰이는 작은 무기질결정이 빛을 내거나, 개똥벌레와 같은 유기체가 산화되면서 빛을 내는 모든 현상을 일컫는다. 이들은 대개 상온에서 발광하기 때문에 온도에 따라 백열(incandescence)하는 빛과 구별된다.

발광은 어떤 물질이 자외선, X선, 전자, 알파 입자·전기장, 그밖에 화학반응에서 나온 에너지를 받아서 들뜬 상태가 될 때 생긴다. 어떠한 물질들은 눈에 보이지 않는 에너지를 외부로부터 받아 일부를 빛으로 내보낸다. 그러나 실제로 쓸 수 있을 만큼 효율이 높은 발광물질은 거의 없다. 따라서 외부에서 주는 특별한 에너지에 따라 빛의 색상과 세기(intensity)가 각각 다른 빛으로 나타나도록 조절하는 것이 가장 효율적이다. 색상은 물질에 따라 다르며 빛의 세기는 물질과 주어진 에너지의 크기에 따라 다르다. 모든 원자들은 단독으로 존재할 때 발광하는데 원자마다 서로 다른 들뜬 상태를 가지므로 양자역학이론에 따라서 원자마다 고유의 스펙트럼 선을 가진다.

양자이론에 의하면 따로 떨어져 있는 원자나 이온은 언제까지나 바닥상태에 머물 수도 있고 에너지를 받아 불연속적인 여러 개의 들뜬 상태에 잠시 머물 수도 있다. 다시 말해서 주어진 원자는 불연속적인 에너지 상태 중 어느 곳이나 있을 수 있고 보다 높은 에너지 상태로도 잠시 동안은 머물 수 있지만 그들 에너지 사이에는 존재할 수 없다. 이때 각각의 에너지 상태는 원자 속의 전자가 갖는 서로 다른 에너지 준위를 나타낸다. 만약 들뜬 원자가 높은 에너지 준위에서 낮은 에너지 준위로 떨어지면 그 차이만큼의 에너지를 광자(photon)라고 부르는 양자화된 빛으로 내놓게 된다.

따로 떨어져 들뜬 상태로 있는 원자는 다른 원자와 서로 충돌하지 않으면 에너지를 복사선으로 방출한다. 그러나 분자 안에서 들뜬 원자가 갖고 있는 에너지는 같이 묶여 있는 원자들을 동요시켜서 초과 에너지를 만든다. 그러므로 발광하는 분자에서 나온 빛을 스펙트럼으로 보면, 원자들의 진동과 회전으로 에너지 준위가 촘촘한 선들의 모임으로 나타난다. 대개 여러 원자가 집합을 이루면 고립원자보다는 발광효과가 떨어지게 된다. 왜냐하면 이 집합체의 들뜬 에너지는 원자의 운동으로 소모되고, 단단한 매질(媒質)인 경우는 열적 교란(열의 형태)으로 나타나기 때문이다. 액체나 고체 속의 고립 원자가 수많은 결합을 거칠수록 들뜬 에너지가 열로 바뀔 확률은 점점 커진다. 그러므로 대부분 액체와 고체에서는 발광이 일어나지 않는다. 수은의 예를 들면 기체상태일 때는 발광이 일어나지만 액체가 되면 사라진다. 그러나 비교적 발광이 잘 되는 액체도 있다. 6각형의 벤젠(C6H6) 분자는 기체·액체·고체 상태일 때 모두 자외선을 내놓는다. 결정인 경우 원자들이 안정된 구조로 정렬되어 에너지가 비교적 쉽게 결정 안쪽으로 전달되기 때문에 원자가 광자를 내놓기가 수월해져서 훌륭한 발광물질이 된다.

인광(phosphorescence)이나 형광(fluorescence)이란 말을 종종 발광 대신에 쓰곤 한다. 인광과 형광을 구별하기가 쉽지는 않지만 보통 인광은 발광이 활발히 일어난 후에도 계속 일어나는 반면에, 형광은 발광이 일어난 지 약 10-8초 안에 끝나는 차이가 있다.

물론 발광을 일으키는 방법에 따라 구별하기도 한다. 화학발광(chemiluminescence)은 과산화수소(H2O2)를 써서 발광체를 산화시키는 화학반응에서 나온다. 화학발광이 개똥벌레와 같이 생물에서 일어나면 생물발광 (bioluminescence)이라 부르며 또한 마찰발광(triboluminescence)이라는 것은 설탕과 같은 결정을 부술 때 나타난다. 끝으로 열발광·광발광·전기발광·복사발광은 각각 열·빛·전하·복사선 등을 받을 때 생긴다.

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