귀금속 보석공예사, 보석디자인 전공 등 보석 감정사 요점 정리 22. 형광과 인광
22. 형광과 인광
보석이 자외선, X-선, 또는 음극선에 노출되는 동안 빛을 발하는 현상을 형광(螢光,
fluorescence)이라고 하며, 자극 에너지를 제거한 후에도 발광이 계속되는 경우(몇 초)
이를 인광(燐光, phosphorescence)이라고 한다. 그러나 몇몇 보석에서는 형광과 인광
이 명확하지 않은 경우도 있다. 형광이나 인광은 암실에서 관찰해야 잘 나타난다.
(1) 형광의 원리
발광 현상이 외부로부터 에너지를 받는 동안만 지속되는 빛을 형광이라 한다. 전이원
소 또는 결함구조가 있는 보석에 강한 에너지를 쪼이면, 그 에너지의 일부는 열로 바뀌
어 보석에 흡수되고 남은 에너지는 쌍을 이루지 않은 전자들이 높은 에너지 준위로 옮겨
지기 위해 사용된다.
높은 에너지 준위로 옮겨졌던 전자는 낮은 에너지 준위인 기저
상태(바닥 상태)로 다시 되돌아오는데, 이때 두 에너지 준위의 차이에 해당하는 에너지
가 가시광선 영역의 빛 에너지로 변할 때, 우리 눈은 그 보석에서 발광 현상을 감지하게
된다. 동일 보석종이라 하더라도 보석입자나 산출지에 따라서 형광의 반응이 다르게 나
타날 수 있다. 그 이유는 보석 내에 존재하는 불순물의 양이나 결정의 결함구조 양상이
각각 다르기 때문이다.
(2) 인광의 원리
보석이 에너지를 흡수하여 전자가 흥분 상태(들뜬 상태)의 준위로 이동한 후, 기저 상
태(바닥 상태)로 곧바로 되돌아오지 않고 중간 단계의 에너지 트랩(준안정 상태)으로 내
려오는 경우가 있다. [그림 2-46]과 같이 전자가 기저 상태의 준위로 되돌아가기 위해
서는 트랩을 탈출하는 데 추가적인 에너지가 필요하다. 이때 전자는 보석 주변에 있는
열 에너지로부터 추가 에너지를 공급받아 기저 상태로 되돌아가며 가시광선을 발하게
된다. 이처럼 외부로부터 공급되는 에너지가 차단된 후에도 몇 초 또는 더 긴시간 동안
빛을 발하는 현상을 인광이라 한다.