Cahaya Luminesensi

Luminesensi merupakan fenomena fisika berupa pancaran cahaya dari suatu bahan yang dipanaskan, yang sebelumnya menyerap radiasi pengion. Ada kalanya proses luminesensi baru terjadi jika suatu bahan mendapatkan pemanasan dari luar. Peristiwa luminesensi dengan bantuan panas dari luar ini disebut thermoluminesensi. Pancaran cahaya thermoluminesensi (TL) dapat terjadi pada benda padat dengan struktur kristal baik berupa bahan isolator maupun semikonduktor. Saat ini fenomena TL banyak diterapkan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan, antara lain untuk penanggalan temuan-temuan arkheologi berupa barang-barang tembikar.

Bahan yang mampu memperlihatkan fenomena TL mencapai lebih dari 2000 jenis mineral alam, mulai dari bahan kristal dan gelas anorganik, barang tembikar dan batu api yang digunakan untuk penanggalan arkheologi, sampai dengan bahan-bahan organik yang berpendar pada temperatur rendah. Pancaran TL dari berbagai jenis mineral telah diketahui dan dipelajari sejak lebih dari 200 tahun silam. Namun baru pada tahun 1905 manusia mengetahui bahwa pancaran TL tadi disebabkan oleh radiasi dari sumber-sumber alamiah. Sebagian besar studi fenomena TL hingga tahun 1966 dikaitkan dengan pemanfaatannya untuk penanggalan geologi dan arkheologi. Beberapa laboratorium tertarik pada fenomena ini, sehingga pada awal tahun 1960-an muncul beberapa publikasi ilmiah tentang penanggalan TL terhadap beberapa temuan benda arkheologi.

Banyak temuan benda-benda arkheologi yang dibuat dari tanah liat seperti tembikar. Bahan itu kini diketahui dapat memperlihatkan gejala TL yang berarti mampu menyimpan informasi berupa penerimaan dosis radiasi dari sumber-sumber alamiah, baik yang terdapat di dalam bahan tembikar itu sendiri maupun sumber-sumber radiasi yang ada di sekitar tempat terkuburnya benda arkheologi tersebut. Informasi penerimaan dosis itu tetap tersimpan dengan aman dan baru akan keluar dalam bentuk pancaran cahaya TL apabila tembikar mendapatkan pemanasan yang cukup tinggi ( ~ 200 – 500 0C) dari luar. Peristiwa penyerapan energi radiasi yang diikuti dengan terjadinya pancaran cahaya tampak dari suatu bahan disebut luminesensi. Peristiwa ini terjadi karena adanya elektron-elektron yang menyerap energi radiasi dan berpindah ke orbit yang lebih tinggi, sehingga bahan berada dalam keadaan tereksitasi. Ada dua peristiwa luminesensi, yaitu fluoresensi dan fosforesensi

•  Fluoresensi

Mineral fluoresen memancarkan cahaya tampak ketika terpapar sinar ultraviolet

Fluoresensi adalah emisi cahaya oleh suatu zat yang telah menyerap cahaya atau radiasielektromagnetik lain dari panjang gelombang yang berbeda. Dalam beberapa kasus, emisicahaya memiliki panjang gelombang yang lebih panjang, oleh karena itu energinya lebihrendah, dibandingkan dengan radiasi yang diserap. Namun, ketika radiasi elektromagnetik yang diserap sangat ketat, sangat mungkin bagi satu electron untuk menyerap dua foton, penyerapan dua foton ini dapat mengakibatkan emisi radiasi memiliki panjang gelombangyang lebih pendek daripada serapan radiasi. Contoh yang paling mengesankan darifluoresensi muncul ketika radiasi diserap di wilayah spektrum ultraviolet, dan ini tidak tampak, dan emisi cahaya ada di wilayah tampak (visibel).

Fluoresensi memiliki aplikasi praktis, termasuk dalam mineralogi, gemologi, sensor kimia(Fluoresensi spektroskopi), pelabelan neon, pewarna, detektor biologis, dan yang paling umum lampu neon.

Fluoresensi adalah terpancarnya sinar oleh suatu zat yang telah menyerap sinar atau radiasi elektromagnet lain. Fluoresensi adalah bentuk dari luminesensi. Dalam beberapa hal, sinar yang dipancarkan memiliki gelombang lebih panjang dan energi lebih rendah daripada radiasi yang diserap. Meski begitu, ketika radiasi elektromagnet yang diserap begitu banyak, bisa saja satu elektron menyerap dua foton; penyerapan dua foton ini dapat mendorong pemancaran radiasi dengan gelombang yang lebih pendek daripada radiasi yang diserap. Radiasi yang dipancarkan juga bisa memiliki panjang gelombang yang sama seperti radiasi yang diserap, istilahnya "fluoresensi resonan".
Contoh fluoresensi paling mencolok terjadi ketika radiasi yang diserap berada di spektrum ultraviolet, sehingga tidak terlihat mata manusia, dan cahaya yang dipancarkan berada di spektrum tampak.
Fluoresensi banyak digunakan, termasuk dalam bidang mineralogi, gemologi, sensor kimia (spektroskopi fluoresensi), penandaan fluoresen, pewarnaan, detektor biologi, dan tentu saja lampu fluoresen.

• Phosporesensi

Phosporesensi adalah jenis spesifik fotoluminesensi yang berkaitan dengan fluoresensi.Tidak seperti fluoresensi, material phosporesensi tidak akan segera kembali memancarkanradiasi yang diserap. Skala waktu lebih lambat dari emisi-ulang berkaitan dengan keadaan”terlarang” transisi energi dalam mekanika kuantum. Seperti halnya transisi terjadi sangatlambat dalam materi tertentu, radiasi yang terserap dapat kembali dipancarkan pada intensitasrendah sampai beberapa jam setelah eksitasi awal.Phosporesensi adalah sebuah proses di mana energi yang diserap oleh suatu zat yangrelatif lambat dilepaskan dalam bentuk cahaya. Hal ini dalam beberapa kasus, sepertimekanisme digunakan untuk “glow-in-the-dark” bahan yang dikenakan oleh paparan cahaya.Tidak seperti biasanya reaksi relatif cepat dalam tabung fluoresen biasa, materi posporesensiyang digunakan untuk menyerap energi materi dan menyimpan-nya untuk waktu yang lebihlama sebagai proses yang diperlukan untuk kembali memancarkan cahaya yang terjadi lebihsering.

Luminesensi Kimia dan Batang Cahaya+

Pernah mengunjungi konser musik dimana orang-orang memegang batang cahaya yang digerakkan seiring dengan irama musik? Pengunjung dalam jumlah ribuan membawa batang cahaya atau memakai gelang dan kalung yang berpendar. Cahaya yang dipancarkan umumnya hijau, namun warna lainnya dapat dilihat pula. Cahaya yang diberikan oleh benda ini dikenal sebagai “cahaya dingin” atau luminesensi kimia sebagai hasil dari reaksi kimia.

Batang cahaya terdiri dari tabung kaca kecil yang dibungkus tabung plastik. Tabung kaca kecil ini mengandung H₂O₂ (hidrogen peroksida). Tabung luar mengandung ester fenil oksalat dan pewarna. Dengan membengkokkan tabung plastik, tabung kaca akan pecah dan melepas H₂O₂. Peroksida iniakan bereaksi dengan fenil oksalat, menghasilkan fenol dan karbon dioksida.

Dalam luminesensi kimia, energi yang dipakai untuk mengeksitasi elektron diperoleh dari pengaturan kembali secara kimia dari atom atom untuk membentuk molekul baru dengan ikatan baru. Ketika elektron dalam atom-atom menjadi tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, elektron dalam molekul menjadi tereksitasi pula ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyediakan energi pula. Atom akan melepaskan energi berupa cahaya ketika elektron kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, hal yang sama terjadi pula pada molekul. Tingkat energi pada molekul berbeda dengan tingkat energi atom. Karena tidak ada panas yang dihasilkan, energi yang diberikan sebagai bentuk cahaya ini sering disebut “cahaya dingin”.

Batang cahaya yang menyala dalam gelap bukan satu-satunya kegunaan dari luminesensi kimia molekuler. Sebagai contoh, ini juga digunakan untuk mendeteksi konsentrasi NO (nitrat oksida) di atmosfer, dimana NO adalah hasil dari pembuangan mesin. Sampel udara diinjeksikan ke dalam mesin pembakaran, dimana NO bereaksi dengan O₃ (ozon). NO₂ akan dihasilkan dalam bentuk tereksitasi dan melepaskan fotonnya atau energi cahaya. Sebuah instrumen yang disebut tabung photomultiplier mendeteksi cahaya ini dan mengamplifikasinya untuk memberikan bacaan sinyal yang dapat terukur. Karena 1 mol NO menghasilkan 1 mol NO₂, cahaya yang diemisikan sebanding dengan konsentrsi NO₂ yang terbentuk dan jumlah awal dari NO.
* Keadaan tereksitasi dari NO₂

Satu eksperimen yang dapat dicoba di rumah adalah menempatkan satu ujung dari batang cahaya dalam bak air dingin dan ujung lain di bak air hangat. Maka perbandingan cahaya pada suhu yang berbeda untuk reaksi luminesensi dapat diamati. Cahaya dingin dapat pula dibuat dengan luminol, reagen lain yang dapat bereaksi dengan H₂O₂

Salah Satu manfaat luminesensi adalah untuk mengetauhui keaslian dari berlian yaitu dengan Gosok berlian dengan ampelas sekencang mungkin. Menurut website Amethyst Galleries, Inc.’s, sudah merupakan rahasia umum bahwa berlian memiliki struktur yang 4 kali lebih kuat daripada batuan alam lainnya seperti safir dan rubi. Berlian asli tidak akan mudah tergores, sekeras apapun Anda menggosoknya.

Periksa berlian dari ujung atas dan sisi-sisinya. Berlian asli akan memperlihatkan pendaran atau luminesensi yang mempesona dari berbagai sisi. Seringkali yang imitasi akan didesain dengan kecemerlangan yang hanya dapat diamati dari bagian atas saja, namun kurang berkilau dari sisi yang lain.

Rahasia pendar luminesensi

Pernah memancing pada malam hari? Pada malam hari akan sulit untuk melihat kail yang ditarik ikan. Sehingga pemancing sering menggunakan pelampung yang berpendar dalam gelap yang bisa terlihat jelas, biasa disebut sunlight. Atau pernah mengunjungi konser musik dimana orang-orang memegang batang cahaya yang digerakkan seiring dengan irama musik? Pengunjung dalam jumlah ribuan membawa batang cahaya atau memakai gelang dan kalung yang berpendar. Cahaya yang dipancarkan umumnya hijau, namun warna lainnya dapat dilihat pula. Cahaya yang diberikan oleh benda ini dikenal sebagai "cahaya dingin" atau luminesensi kimia sebagai hasil dari reaksi kimia.
Batang cahaya terdiri dari tabung kaca kecil yang dibungkus tabung plastik. Tabung kaca kecil ini mengandung H₂O₂ (hidrogen peroksida). Tabung luar mengandung ester fenil oksalat dan pewarna. Dengan membengkokkan tabung plastik, tabung kaca akan pecah dan melepas H₂O₂. Peroksida ini akan bereaksi dengan fenil oksalat, menghasilkan fenol dan karbon dioksida. Energi dari reaksi ini ditransferkan ke pewarna, yang akan teraktifasi dan memberikan cahaya, seperti yang ditunjukkan pada persamaan (1) :

Dalam luminesensi kimia, energi yang dipakai untuk mengeksitasi elektron diperoleh dari pengaturan kembali secara kimia dari atom atom untuk membentuk molekul baru dengan ikatan baru. Ketika elektron dalam atom-atom menjadi tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, elektron dalam molekul menjadi tereksitasi pula ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyediakan energi pula. Atom akan melepaskan energi berupa cahaya ketika elektron kembali ke tingkat energi yang lebih rendah, hal yang sama terjadi pula pada molekul. Tingkat energi pada molekul berbeda dengan tingkat energi atom. Karena tidak ada panas yang dihasilkan, energi yang diberikan sebagai bentuk cahaya ini sering disebut "cahaya dingin".
Batang cahaya yang menyala dalam gelap bukan satu-satunya kegunaan dari luminesensi kimia molekuler. Sebagai contoh, ini juga digunakan untuk mendeteksi konsentrasi NO (nitrat oksida) di atmosfer, dimana NO adalah hasil dari pembuangan mesin. Sampel udara diinjeksikan ke dalam mesin pembakaran, dimana NO bereaksi dengan O₃ (ozon). NO₂ akan dihasilkan dalam bentuk tereksitasi dan melepaskan fotonnya atau energi cahaya. Sebuah instrumen yang disebut tabung photomultiplier mendeteksi cahaya ini dan mengamplifikasinya untuk memberikan bacaan sinyal yang dapat terukur. Karena 1 mol NO menghasilkan 1 mol NO₂, cahaya yang diemisikan sebanding dengan konsentrsi NO₂ yang terbentuk dan jumlah awal dari NO.

* Keadaan tereksitasi dari NO₂

Satu eksperimen yang dapat dicoba di rumah adalah menempatkan satu ujung dari batang cahaya dalam bak air dingin dan ujung lain di bak air hangat. Maka perbandingan cahaya pada suhu yang berbeda untuk reaksi luminesensi dapat diamati. Cahaya dingin dapat pula dibuat dengan luminol, reagen lain yang dapat bereaksi dengan H₂O_2.

Hal yang dapat mengakibatkan benda dapat menyala dalam gelap adalah adanya fluoresensi.....
           Fluoresensi adalah emisi cahaya oleh suatu zat yang telah menyerap cahaya atau radiasi elektromagnetik yang berbeda panjang gelombang . Biasanya, cahaya yang dipancarkan memiliki panjang gelombang yang lebih panjang, dan karena itu energinya lebih rendah, dibandingkan dengan energi radiasi yang diserap.
Namun, ketika radiasi elektromagnetik yang diserap intensitasnya tinggi, memungkinkan bagi satu elektron untuk menyerap dua foton , penyerapan dua foton ini dapat mengakibatkan emisi radiasi memiliki panjang gelombang lebih pendek dari panjang gelombang radiasi yang diserap.

Besarnya energi dari suatu gelombang berbanding terbalik dengan panjangnya panjang gelombang.
Semakin panjang dari panjang gelombang radiasi, semakin rendah energinya
 
Contoh fluoresensi yang mencolok akan terjadi ketika radiasi yang diserap adalah gelombang yang berada di wilayah dari spektrum ultraviolet karena cahaya / gelombang awalnya merupakan gelombang yang tidak dapat terlihat, dan cahaya yang dipancarkan adalah di wilayah terlihat (visible). 

Ilmuwan Inggris - George Gabriel Stokes memberi nama fenomena fluoresensi pada tahun 1852. Ia memilih nama "untuk menunjukkan penampilan umum dari suatu larutan sulfat dan media serupa kina". Nama itu berasal dari mineral fluorit (difluorida kalsium) , beberapa contoh yang mengandung jejak divalen europium , yang berfungsi sebagai penggerak neon untuk memancarkan cahaya biru.
Fluoresensi memiliki banyak aplikasi, seperti mineralogi, gemologi , sensor kimia, pelabelan neon , pewarna , detektor biologis, dan yang paling umum, lampu neon.

Referensi :

Anonim. 2010. http://www.batan.go.id/artikel/view_artikel.php?id_artikel=30. Diakses pada 20 Juli 2011.

Anonim. 2010. Batang cahaya dan  luminesensi http://wong168.        wordpress.com/2010/01/12/ batang-cahaya-dan-luminesensi-kimia/3. Di akses pada 20 Juli 2011.

Anonim. 2010. Berlian anda asli atau palsu. http://circle888. blogspot.com/2010/03/berlian-anda-asli-atau-palsu.html. Diakses pada 21 Juli 2011

http://wahyuriyadi.blogspot.com/2008/02/rahasia-pendar-luminesensi.html 

http://id.wikipedia.org/wiki/Fluoresensi

http://exposure8i.blogspot.com/2011/02/flourescent.html