FLUORESENSI DAN FOSFORESENSI

Nama : Aurista Miftahatul Ilmah

Nim : 20214007

Magister Fisika

Institut Teknologi Bandung

2015

Tugas Diskusi Kelas

1. Apa perbedaan fosforesense dan flouresense ?

Pengertian

Fosforesensi adalah adalah  pemedaran sinar pada saat suatu zat dikenai cahaya dan

waktunya terjadi pada saat zat tersebut mendapatkan rangsangan cahaya dan akan

memancarkan cahayanya sendiri dan akan berhenti memancarkan jika rangsangan itu

dihilangkan. Fosforesensie dapat menyimpan energi lebih lama , jika penyinaran

kemudian dihentikan , pemancaran masih kembali berlangsung.

Fluoresensi adalah Suatu zat jika mendapat rangsangan berupa cahaya akan langsung

memancarkan cahayanya sendiri dan berhenti memancar jika rangsangan itu

dihilangkan

Perbedaan fosforesensi dan fluoresensi

Fluorosensi maupun fosforesensii berkaitan dengan perubahan energi vibrasi.

Perbedaan antara kedua fenomena tersebut ialah dalam selang waktu antara

penyerapan dan emisi.  Pada fosforesensii,emisi terjadi pada waktu sekitar 10-3 detik

setelah penyerapan sementara fluorosensi lebih cepat terjadi yaitu dalam waktu 10 -6 –

10-9 detik setelah penyerapan.Fluoresensii terjadi dalam selang waktu lebih pedek

daripada fosforesensii. Selain itu kondisi yang menyebabkan fluoresensii dan

fosforesensii pun berbeda. Fluoresensii biasa terjadi pada suhu sedang dalam larutan

cair, sedangkan fosforesensii biasa terjadi pada suhu sangat rendah dan pada media

pekat. Pada fluoresensii dan fosforesensii terjadi perubahan energi vibrasi molekul

sebagai akibat dari penyerapan radiasi oleh molekul tersebut.

2. Mengapa disebut fosforesensi dan fluoresensi?

Fosfor ialah zat yang dapat berpendar karena mengalami fosforesensi (pendaran

yang terjadi walaupun sumber pengeksitasinya telah disingkirkan). Fosfor berupa

berbagai jenis senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida

(ZnS) yang ditambah tembaga atau perak, dan zink silikat (Zn2SiO4)yang dicampur

dengan mangan.dilambangkan dengan P, pada peristiwa fosforesensi, pancaran

cahayanya berakhir beberapa saat setelah proses eksitasi pada bahan berakhir. Bahan

yang mampu memperlihatkan gejala ini disebut fosfor. Contoh aplikasi ini dipakai

pada arloji berfosfor dan saklar lampu berfosfor. Jika kamu masuk ke ruang bioskop

yg gelap setelah tadinya kamu di tempat terang, maka arloji kamu seolah berpendar.

Demikian juga dg saklar lampu. Setelah lampu dimatikan dan kamar menjadi gelap,

saklarnya tampak akan bercahaya. Tujuan pelapisan fosfor ini adl agar kita mudah

kembali menyalakan lampu karena tahu letak saklarnya meski dalam gelap, sebab

saklarnya berpendar. Namun, tentu ada kapasitas dari fosfor itu sendiri. Setelah

beberapa saat, pendarannya akan memudar. Dia harus dikenai cahaya lagi agar bisa

berpendar lagi. 

Fluor adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang F

dan nomor atom 9. Benda berfluor akan berpendar atau memancarkan cahaya (meski

lemah) pada saat ia tertimpa cahaya juga. Contohnya adalah pasta gigi berfluoride.

Tujuan pasta gigi ini adal melapisi gigi kita dg fluor sehingga saat kita tersenyum dan

gigi kita terkena cahaya, maka gigi kita seolah berkilau. Tapi fluor tidak akan

berpendar begitu tidak ada cahaya yang mengenainya.

3. Prinsip LED pada berbagai warna

Dioda, didesain berdasarkan prinsip dari fisika kuantum. Salah satu prinsip

tersebut adalah emisi (pancaran) dari radiasi energi pada frekuensi tertentu ketika

elektron jatuh dari level energi yang lebih tinggi ke level energi yang lebih rendah.

Prinsip ini sama dengan lampu neon, karakteristik pancaran warna merah muda –

oranye dari neon yang terionisasi akibat adanya elektron yang mengalami transisi

energi di dalam rangkaian listriknya. Warna unik yang dipancarkan lampu neon

diakibatkan gas neon yang ada di dalam tabung lampunya, bukan karena arus atau

tegangan pada lampu tersebut. Setiap unsur kimia memiliki emisi energi radiasi

yang berbeda-beda ketika elektronnya melompat diantara dua level energi yang

berbeda. Misalkan gas hidrogen, memancarkan warna merah ketika terionisasi,

sedangkan air raksa memancarkan warna biru. Inilah yang menyebabkan

munculnya cabang ilmu spektografi yaitu ilmu yang mempelajari identifikasi

suatu zat kimia berdasarkan warna cahaya yang dipancarkannya.

4. Pelapisan Fosfor pada LED?

LED warna putih didapatkan dengan cara mencampur LED biru dengan fosfor

yang mampu memancarkan warna kuning. Hasil campuran antara warna biru dan

kuning kira-kira mendekati warna putih. Sifat alami dari fosfor menentukan

karakteristik cahaya yang dihasilkan LED. Fosfor merah bisa ditambahkan untuk

meningkatkan kualitas efisiensi pada campuran kuning dan biru.

FLUORESENSI DAN FOSFORESENSI

I. Fluoresensi

Fluor adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang F dan nomor

atom 9. Namanya berasal dari bahasa Latin fluere, berarti "mengalir". Dia merupakan gas

halogen univalen beracun berwarna kuning-hijau yang paling reaktif secara kimia dan

elektronegatif dari seluruh unsur. Dalam bentuk murninya, dia sangat berbahaya, dapat

menyebabkan pembakaran kimia parah begitu berhubungan dengan kulit[1].

Fluoresensi merupakan proses pemancaran radiasi cahaya oleh suatu materi setelah

tereksitasi oleh berkas cahaya berenergi tinggi. Emisi cahaya terjadi karena proses absorbsi

cahaya oleh atom yang mengakibatkan keadaan atom tereksitasi. Keadaan atom yang

tereksitasi akan kembali keadaan semula dengan melepaskan energi yang berupa cahaya

(de-eksitasi). Fluoresensi merupakan proses perpindahan tingkat energi dari keadaan atom

tereksitasi (S1 atau S2) menuju ke keadaan stabil (ground states). Proses fluoresensi

berlangsung kurang lebih 1 nano detik. Beberapa kondisi fisis yang mempengaruhi

fluoresensi pada molekul antara lain polaritas, ion-ion, potensial listrik, suhu, tekanan,

derajat keasaman (pH), jenis ikatan hidrogen, viskositas dan quencher (penghambat de-

eksitasi). Kondisi-kondisi fisis tersebut mempengaruhi proses absorbsi energi cahaya

eksitasi. Hal ini berpengaruh pada proses de-eksitasi molekul sehingga menghasilkan

karakteristik intensitas dan spektrum emisi fluoresensi yang berbeda-beda [2].

Parameter Fluoresensi

Intensitas fluoresensi adalah jumlah foton yang diemisikan per unit waktu (s) per unit

volume larutan (l) dalam mol atau ekivalensinya dalam Einstein, dimana 1 Einstein = 1

foton mol. Intensitas fluoresensi dalam unit volume larutan (medium) yang tereksitasi

terjadi dalam selang waktu transisi (lifetime). Intensitas fluoresensi tersebut merupakan

hasil emisi de-eksitasi sehingga lifetime pada S1 akan berpengaruh terhadap besarnya

intensitas fluoresensi. Pada gambar 2, k rsadalah konstanta kecepatan radiasi S1 → S0 (transisi

dari S1 ke S0) , k nrT adalah konstanta kecepatan non radiasi T1 → S0 (transisi dari T1 ke S0)

yang terjadi setelah proses internal crossing system S1 → T1, k ics adalah konstanta kecepatan

proses internal conversion (bersifat non radiatif) dari S1 → S0 yang terjadi setelah transisi S2

→ S1, dan k rT adalah konstanta kecepatan radiatif transisi T1 → S0 yang terjadi setelah proses

internal crossing system S1 → T1.

Gambar diagram lifetime proses transisi Energi

Eksitasi hingga ke tingkat energi S1 terjadi apabila sejumlah molekul A menyerap

energi cahaya, dan ketika kembali ke tingkat energi S0 molekul tersebut akan

mengemisikan radisi atau melepaskan energi non radiasi (fonon atau energi panas).

Proses fluoresensi dapat terjadi pada partikel dalam suatu medium. Hal tersebut

terjadi akibat respon terhadap cahaya eksitasi dari elemen-elemen penyusunnya (kumpulan-

kumpulan molekul atau atom yang relatif homogen) dengan mengasumsikan bahwa dimensi

partikel sangat tipis sehingga proses absorbsi terhadap cahaya eksitasi tidak mengalami

hambatan atau gangguan [14- 16]. Pada saat cahaya eksitasi I0 datang menuju medium

(dimensi lxl) yang berisi partikel-partikel, cahaya tersebut akan diabsorbsi oleh partikel-

partikel sebesar IA dan sebagian diteruskan (tanpa absorbsi) sebesar IT Cahaya yang

diabsorbsi selanjutnya dikonversi menjadi emisi cahaya fluoresensi (IF) oleh faktor efisiensi

kuantumΦ f .

Gambar Proses Fluoresense pada medium

Intensitas cahaya fluoresensi yang diemisikan oleh suatu konsentrasi partikel pada

suatu volume, adalah sebanding dengan jumlah intensitas cahaya absorbsi yang terkonversi

menjadi cahaya fluoresensi. Faktor ΦF tergantung dari karakteristik absorbsi dan

fluoresensi partikel dalam medium.

II. FOSFORESENSI

Fosfor ialah zat yang dapat berpendar karena mengalami fosforesens (pendaran yang

terjadi walaupun sumber pengeksitasinya telah disingkirkan)[1]. Fosfor berupa berbagai jenis

senyawa logam transisi atau senyawa tanah langka seperti zink sulfida (ZnS) yang ditambah

tembaga atau perak, dan zink silikat (Zn2SiO4)yang dicampur dengan mangan. Kegunaan

fosfor yang paling umum ialah pada ragaan tabung sinar katoda (CRT) dan lampu pendar,

sementara fosfor dapat ditemukan pula pada berbagai jenis mainan yang dapat berpendar

dalam gelap (glow in the dark). Fosfor pada tabung sinar katoda mulai dibakukan pada

sekitar Perang Dunia II dan diberi lambang huruf "P" yang diikuti dengan sebuah angka [1].

fluoresens itu berpendar sepanjang terkena terhadap gelombang cahaya (misalnya:

cahaya matahari). Namun, cahaya yang dihasikan dari hasil eksitasi elektron dari zat fosfor

kalah terang dari cahaya (matahari), sehingga zat tersebut tidak terlihat sedang

berpendar/memancarkan cahaya. Hal inilah yang menyebabkan fosfor terlihat berpendar pada

ruang gelap atau pada malam hari Fosforesensi adalah jenis spesifik dari fotoluminesen yang

terkait dengan fluoresensi . Tidak seperti fluoresensi, bahan pendar tidak segera

memancarkan kembali radiasi yang telah diserap. Seerti halnya transisi terjadi dalam materi

tertentu. Radiasi yang terserap dapat kembali dipancarkan pada intensitas rendah sampai

beberapa jam setelah eksitasi awal. Fosforesensi, pemancaran kembali sinar oleh molekul

yang telah menyerap energi sinar dalam waktu yang relatif lebih lama (10-4 detik). Jika

penyinaran kemudian dihentikan, pemancaran kembali masih dapat berlangsung.

Fosforesensi berasal dari transisi antara tingkat-tingkat energi elektronik triplet ke singlet

dalam suatu molekul.

Fosforesens dapat menyimpan energi lebih lama, sehingga akan memancarkan cahaya

(berpendar) lebih lama dari pada fluorosens. Fosforesensi (P) adalah proses suatu molekul

melangsungkan suatu transisi (emisi) dari tingkat triplet ke tingkat dasar.

Pada peristiwa fosforesensi, pancaran cahayanya berakhir beberapa saat setelah proses

eksitasi pada bahan berakhir. Bahan yang mampu memperlihatkan gejala ini disebut fosfor.

Ada kalanya proses fosforesensi baru terjadi jika suatu bahan mendapatkan pemanasan dari

luar.

III. Perbedaan Fosforesense dan Flouresense

proses fluoresensi dan fosforesensi. Ketika suatu atom atau molekul mengabsorbsi energi

cahaya sebesar hνA maka elektron-elektron pada kondisi dasar (ground sate) S0 akan

berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi ke tinggat S1 atau S2. Waktu yang dibutuhkan

untuk proses tersebut kurang dari 1piko detik.

Gambar Proses Fluoresensi dan fusforesensi

Atom akan mengalami konversi internal atau relaksasi pada kondisi S1 dalam waktu

yang sangat singkat sekitar 10-1ns, kemudian atom tersebut akan melepaskan sejumlah

energi sebesar hνf yang berupa cahaya. Karenanya energi atom semakin lama semakin

berkurang dan akan kembali menuju ke tingkat 7 energi dasar S0 untuk mencapai keadaan

suhu yang setimbang (thermally equilibrium).

Apabila intersystem crossing terjadi sebelum transisi dari S1 ke S0 yaitu saat di S1

terjadi konversi spin ke triplet state yang pertama (T1), maka transisi dari T1 ke S0 akan

mengakibatkan fosforesensi dengan energi emisi cahaya sebesar hνP dalam selang waktu

kurang lebih 1μs sampai dengan 1s. Proses ini menghasilkan energi emisi cahaya yang

relatif lebih rendah dengan panjang gelombang yang lebih panjang dibandingkan dengan

fluoresensi.

Daftar Pustaka

[1] Achmad Paisin,FMIPA UN Tadulako,2012, Fluoresensi Dan Fosforesensi,

[2] Gunady Haryanto, FT UI, 2008,

[3] http://sylvanachemistry.blogspot.com/2011/08/fosforisensi-dan-fluorosensi.html