発光：励起と緩和

🧠 発光は、外部エネルギーで生じた励起状態が基底状態 ground state 基底状態（ground state） ground state（基底状態） へ戻る際に光子を放出する現象であり、熱放射thermal radiation 熱放射（thermal radiation）thermal radiation（熱放射） とは励起の起源が異なる。

熱放射との区別

熱放射thermal radiation熱放射（thermal radiation）thermal radiation（熱放射）は物体の温度で決まる連続放射である。一方、発光では光、化学反応chemical reaction化学反応（chemical reaction）chemical reaction（化学反応）、電場electric field 電場（electric field）electric field（電場） などが特定の電子状態を励起し、その緩和経路が放出光を決める。光吸収による発光はフォトルミネセンス photoluminescence フォトルミネセンス（photoluminescence） photoluminescence（フォトルミネセンス） という。

励起から光放出まで

分子は光子を吸収して高い電子・振動準位へ移るが、通常は振動緩和 vibrational relaxation 振動緩和（vibrational relaxation） vibrational relaxation（振動緩和） や内部転換 internal conversion 内部転換（internal conversion） internal conversion（内部転換） によって一部のエネルギーを周囲へ渡してから放射遷移 radiative transition 放射遷移（radiative transition） radiative transition（放射遷移） する。このため放出光子は吸収光子より低エネルギーになりやすく、StokesシフトStokes shiftStokesシフト（Stokes shift）Stokes shift（Stokesシフト）が生じる。

経路の全体像はJablonski図Jablonski diagramJablonski図（Jablonski diagram）Jablonski diagram（Jablonski図）で表し、発光する経路と熱へ逃げる経路の競合は量子収率quantum yield量子収率（quantum yield）quantum yield（量子収率）を決める。

観測される三つの情報

• 発光スペクトルemission spectrum 発光スペクトル（emission spectrum）emission spectrum（発光スペクトル） ：どのエネルギーの光子が出たか
• 発光強度：吸収された光子のうち何個が放出されたか
• 発光寿命luminescence lifetime 発光寿命（luminescence lifetime）luminescence lifetime（発光寿命） ：励起状態がどの速さで失われたか

まとめ

励起状態からの緩和、発光、測定値の解釈は、蛍光の時間依存性 time-dependent 時間依存性（time-dependent） time-dependent（時間依存性） と実験条件を併せて考える。¹²

• 発光は熱を主因としない励起状態からの光放出である。
• 吸収エネルギーの一部は、光を出さない緩和で失われる。
• スペクトル・強度・寿命は、緩和経路を別々の側面から示す。