熒光粉(也稱夜光粉)之所以有熒光現象是因為含有熒光染料。下面解釋一下熒光過程中熒光染料分子經歷的變化也就是夜光原理。

　　分子也是由原子核和電子構成，電子具有能量，大致分為原子核對電子的吸引，電子-電子排斥，以及電子相關能量。前兩項是經典庫侖相互作用，較后一項來自于量子效應。這幾項組合的結果就導致了分子中電子的能量只能去一系列離散值(這也是量子效應)，我們通常把這些能量的可能取值叫做電子能級。具有某個能量的電子具有某種對應的運動狀態，通常叫做分子軌道。在我們采用一系列近似后，可以認為每個分子軌道上可以放兩個電子，這兩個電子的自旋相反。一個分子內的電子數目是有限的，但分子能級(及對應分子軌道)的數目無限。分子穩定性要求整個分子體系總能較低，所以電子會從能量較低的軌道開始排，N個電子會占據 N/2 個能級，這就是基態的電子構型。電子能級的間距一般為幾個電子伏特(eV)。

　　影響一個孤立分子能量的因素除電子態以外還有分子的振動，其實就是原子核們會在平衡位置附近有小幅運動。這種運動表現為鍵長，鍵角，二面角以及更復雜的幾何因素的變化，量級一般在 0.0025 到 0.5 eV。通常可以把電子能級和振動能級分開處理，可以得到下面的 Jablonski diagram，這里只列出了兩個電子態 S0 和 S1。每個電子態都可以看做一個振動態的 manifold。

　　現在先看光子的吸收。起初分子處于基態，就是 S0 的 0，一個能量合適的光子打過來后，電子吸收了這個光子的能量，跳到第一電子激發態的第三振動激發態。這個過程中能量是守恒的，分子體系能量增加了 \hbar\omega, \hbar 為普朗克常數除以2\pi，\omega為光子角頻率。當然，如果光子能量稍多或稍少，電子會跳到更高或者更低的某個態上，如果這個態存在的話。

　　吸收完成后，分子處于一個不怎么穩定的狀態，有放出能量回到基態的趨勢。這個放出能量有多種途徑，比如圖中的紅色箭頭，是振動能級的弛預，通過分子之間的碰撞等過程把振動能量變成分子動能，宏觀上來看體系溫度升高，也就是變成了熱。通過某種方式弛預到第一激發態的振動基態后，發生電子躍遷，回到電子基態。這個躍遷的終態也是有多種可能的，可以回到電子基態的任意振動激發態。這個過程中，體系發出光子，能量降低，即為熒光。

　　從吸收到發射中間有一個時間差，可以認為這是電子激發態的壽命。隨體系不同， 激發態壽命會有很大差別。比如某些血紅素蛋白為幾十個飛秒(1E-15s)，苯酚的第一激發態壽命大概在幾個納秒(1E-9s)。激發后，熒光強度隨時間指數式衰減。

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　　補充

　　延時很長時間的熒光材料當然是存在的，比如說題目中的熒光粉啥的。關于熒光材料這塊我不熟，就著找到材料簡單說一把，請專家指正。

　　前面說的熒光是一個非常簡化的模型，適用于非常簡單的體系，比如單個不大的分子。。

　　常用的熒光材料有很多，我搜到了一個“大連XX發光科技股份有限公司”，產品滿世界賣，他們網站上列舉了幾類目前常用的熒光材料。下面拿其中一種來做例子，ZnS:Cu，就是往硫化鋅里面摻雜銅。參考了 【S. Shionoya, H. P. Kallmann, and B. Kramer, Phys. Rev. 121, 1607(1961)】，好老的文獻。。。。

　　硫化鋅是半導體，帶隙 3.54 eV(立方)或 3.91 eV(六方)。摻雜銅后，Cu在帶隙內引入摻雜態，就是圖中的 A 和 A*。體系吸收光子后，電子從價帶(V)激發到導帶(C)，這也可以叫做電子-空穴對。這個電子空穴對在體系里各種相互作用的影響下運動，它們可以重新組合，變成基態電子，放出光子。但現實中體系的晶格會出現各種缺陷，這些缺陷會導致帶隙內產生 traps，激發后的電子被trap捕獲后就跳不回基態了。當然被捕獲的電子還可能逃離 trap，比如通過升高溫度加劇熱運動等。逃離后又有可能躍遷回價帶，導致發光。因此發光的延續或者延遲時間跟很多因素有關，比如激發光強，trap濃度，半導體帶隙，摻雜態的能級位置，溫度等。在【PR, 121, 1607】里面，他們做的實驗是可以延續半小時左右。當然現在應該有發光延續時間更長的材料。

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　　再補充

　　還有種可以長時間發光的東西叫 radioluminescent XX，就是把含有放射性同位素的成分跟前面說的發光材料混起來，比如說 ZnS:Cu。較早用的放射性材料是鐳-226 (半衰期 1601 年)，現在用的比較多的是氚(12.32 年)、钷-147(2.62 年)、鍶-90(28.79 年)，碳-14(5730 年)等。

　　放射性同位素衰變產生的 \alpha 粒子(氦核)或者 \beta 粒子(電子)將半導體材料價帶中的電子激發，然后跟上面的過程一樣，導致發光。