光るって一体

質問

発光ってどういう現象なんでしょう？
例えば物質が燃焼する際、大抵は発光現象を伴いますが、
この時の光はなんによって出現するんでしょうか。
どなたか御教授願います。

回答No.10

Hikaru99

光るという現象には、自ら光るというのと、反射して光るというのがあります。
太陽、電灯、蛍などは自ら光っており、夜空の月は太陽の光が反射して輝いて見
えています。物体が自ら発光する仕組を説明します。
　私たちは高温のものが光を出すことを知っています。ニクロム線に電気と通すと発熱しますが、同時にニクロム線の色は暗赤色となります。ニクロム線は高温になるにつれて明るくなり、やがて白色に近い光を出します。ニクロム線に電気が通るとニクロム線の成分金属の原子が激しく振動し、それが熱となります。原子が振動しているとき、原子の中の電子も振動しています。この電子の振動エネルギーが光として放出されます。身近な電灯である白熱電球は、この原理で光っており、電気エネルギーをいったん熱に変換してから光を出しています。そのため、光っている電球はとても熱くなっています。このように熱が光となる発光原理を熱放射といいます。それでは、蛍光灯はどのようにして光っているのでしょうか。蛍光灯は白熱電球に比べてそれほど表面が熱くなりません。蛍光灯は電気エネルギーを直接光に変換しており、その発光原理は白熱電球とは異なります。発光の仕組みを考えてみましょう。
　物質はたくさんの原子からできています。原子はプラスの電気をもつ原子核とマイナスの電気をもつ電子からできています。電子は原子核の周りを飛び回っていますが、通常は原子核と電子の電荷がつり合った安定したエネルギー状態を維持しています。この電子に外から何らかのエネルギーによる刺激を加えると、電子のエネルギー状態は高くなりますが、電子はすぐに安定した状態に戻ろうとします。電子のエネルギー状態は、高いところから低いところへ下がることになり、このとき電子は余分なエネルギーを光として放出します。このような発光原理をルミネッセンスと呼び、電子を高エネルギー状態にする刺激を頭につけて区別します。例えば、蛍光灯は電気エネルギーを使うため電気ルミネッセンス、蛍の発光のように化学反応によって起こる場合は化学ルミネッセンスと呼びます。また、蛍光塗料は光を刺激に使っていることになります。物体が光り続けるのは、この電子の状態変化が繰り返し起こっているからです。刺激がなくなれば光も出てこなくなります。特殊な例として、りん光があります。りん光は電子が安定したエネルギー状態に戻る時間が遅く、ジワジワと弱い光を出します。夜光塗料がそうですが、光のエネルギーを蓄えるという意味で蓄光とも呼ばれます。
それから燃焼をうまく利用して色を出すのが、花火です。花火は化学物質を燃焼させて光を作り出しています。いずれにしても、燃焼時の電子のエネルギー状態の変化が関係しています。雷も光りますね。雷は放電現象ですが、放電が空気中の酸素や窒素に刺激を与えるのです。やはり電子のエネルギー状態変化です。
　このように、物体の発光に共通するのは、電子が持つエネルギー量の変化です。つまり、光は電子が持つエネルギーの形態が変わったものといえるでしょう。

参考：光と色の１００不思議（東京書籍）

※光と電子の関係はブルーバックスの「光と電気のからくり」に詳しく
　解説されています。

参考URL：

http://homepage1.nifty.com/kuwajima/lac100/