熒光粉（夜光粉）為什麼會夜光？原理是什麼？

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指的是吸收光能然後熒光那種。熒光粉在吸收和釋放能量時分別發生了什麼化學（物理）反應？光能是怎麼儲存在熒光粉里的？

謝邀。

熒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。

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，最後一項來自於量子效應。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。在我們採用一系列近似後，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最低，所以電子會從能量最低的軌道開始排，N個電子會佔據 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，二面角以及更複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，這裡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。

http://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence

現在先看光子的吸收。起初分子處於基態，就是 S0 的 0，一個能量合適的光子打過來後，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恆的，分子體系能量增加了 hbaromega, hbar 為普朗克常數除以2pi，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。

吸收完成後，分子處於一個不怎麼穩定的狀態，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後，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）。激發後，熒光強度隨時間指數式衰減。

http://en.wikipedia.org/wiki/Glow_stick

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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。關於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，適用於非常簡單的體系，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，就是往硫化鋅裡面摻雜銅。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）。摻雜銅後，Cu在帶隙內引入摻雜態，就是圖中的 A 和 A*。體系吸收光子後，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，激發後的電子被trap捕獲後就跳不回基態了。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。逃離後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】裡面，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，多謝 @邵慶賢

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。最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）、鉕-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 eta 粒子（電子）將半導體材料價帶中的電子激發，然後跟上面的過程一樣，導致發光。

關於radioluminescent，下面鏈接有比較詳細的介紹
http://www.orau.org/ptp/collection/radioluminescent/radioluminescentinfo.htm

樓上回答的好詳細，不過覺得樓主是在說長餘輝材料啊。。。具體發生的過程應該算是物理的範疇吧，只知道Eu-Dy體系的空穴傳輸模型。

我們高二學了好久都不懂，看了熒光粉瞬間就明白啦。