Люминофоры (от лат. lumen — свет и греч. phoros — несущий) — вещества, способные преобразовывать поглощаемую ими энергию в световое излучение (люминесцировать). В квантовой механике движение электронов в атоме (молекуле) описывается плотностью вероятности обнаружить его в каждой точке пространства.

Распределения вероятности зависят от его энергии, вращательного и магнитного моментов относительно ядра. Эти величины изменяются не непрерывно, и описываются функциями трёх целых чисел (квантовых чисел). Разные наборы соответствуют разным распределениям вероятности (орбиталям). Электроны в атоме (молекуле) подчиняются принципу запрета Паули – в системе невозможно более одного электрона с одинаковым набором квантовых чисел (кроме этих трёх есть ещё спиновое число, принимающее только два значения). В соответствии с наборами квантовых чисел можно построить энергетические уровни. Система стремится к положению наименьшей энергии и если существует незанятая орбиталь которой соответствует меньшая энергия, то электрон с более «высокой» орбитали спустится на неё, испустив лишнюю энергию (разность энергий уровней) в виде света. Таким образом физическая природа люминесценции состоит в излучательных переходах электронов из возбуждённого состояния в основное. При этом причиной первоначального возбуждения системы могут служить различные факторы: внешнее излучение, химические реакции и другие. Следует отметить, что излучаться может не только видимый свет, но и инфракрасный или ультрафиолетовый. На рисунке 2 и 3 ячейки в одном ряду – состояния электронов с одинаковой энергией, желтые кружочки – электроны.

Люминесцентное свечение тел принято делить на следующие виды (по способу возбуждения):

фотолюминесценция — свечение под действием света (видимого и УФ-диапазона). Она, в свою очередь, делится на:

флуоресценцию (время жизни 10^-9-10^-6 с);

фосфоресценцию (10^-3-10 с);

хемилюминесценция — свечение, использующее энергию химических реакций (свет вместо тепла);

катодолюминесценция — вызвана облучением быстрыми электронами (катодными лучами);

механолюменисценция – люминесценция, вызванная давлениями или деформациями;

сонолюминесценция — люминесценция, вызванная звуком высокой частоты;

рентгенолюминесценция — свечение под действием рентгеновских лучей;

электролюминесценция – не тепловое свечение при протекании тока.

В настоящее время открыто множество химических реакций, приводящих к излучению света без посредничества тепла (как в лампах накаливания или реакциях горения). Не совсем корректно называть вещество люминофором без указания конкретной реакции, так как все вещества в принципе могут излучать свет в определённых условиях. Несколько примеров реакций:

вещество + свет→вещество**→вещество* + тепло; вещество*→вещество + свет (1)
NO+O₃ → NO₂*+ O₂ ; NO₂*→ NO₂ +свет (2)
Cyalume + H₂O₂ + dye → фенол + 2CO₂ + dye*; dye*→dye+свет (3),

где * - возбуждённое состояние, cyalume – дифенил оксалат, dye – одно из списка веществ, дающих различные цвета, например 9,10 дифенилантрацен (синий), 9,10-Bis(2-phenylethynyl)anthracene (зелёный), тетрацен (желто – зелёный) и некоторые другие. Яркость пропорциональна скорости реакции и квантовому выходу (отношению числа фотонов на 1 акт реакции). квантовый приближается к 100% в случае биолюминесценции некоторых светляков и к 25% при реакциях окисления перекисью водорода эфиров щавелевой кислоты. Реакции могут протекать достаточно медленно, чтобы служить длительным источником света.
 

Люминофоры используют в хемилюминесцентных источниках света, которые "включаются" смешиванием реагентов и дают световые потоки ~ 0,1 лм из 1 мл раствора. Хемилюминесцентных лежит в основе действия химических лазеров. Существует множество датчиков химического анализа, основанных на хемилюминесценции. Электролюминесценция используется для подсветки жидкокристаллических дисплеев. Катодолюминесценция используется в электронно-лучевых трубках осциллографов и телевизоров.

Люминесцентная лампа — газоразрядный источник света, световой поток которого определяется в основном свечением люминофоров под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; видимое свечение разряда не превышает нескольких процентов. Люминесцентные лампы широко применяются для общего освещения, при этом их световая отдача и срок службы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания того же назначения. Наиболее распространённой разновидностью подобных источников является ртутная люминесцентная лампа. Она представляет собой стеклянную трубку, заполненную парами ртути, с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора.

Электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), кинескоп — электровакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые.

В строгом смысле, электронно-лучевыми трубками называют ряд электронно-лучевых приборов, одним из которых является кинескоп.

Принципиальное устройство:

электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно-оптический прожектор;
экран, покрытый люминофором — веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов;
отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение.