Disco

Wieso leuchten T-Shirts in der Disco?

Wenn T-Shirts, Haarschuppen oder Geldscheine in besonderem Licht zu leuchten beginnen, könnte es an fluoreszierenden Bestandteilen liegen. Diese wandeln unsichtbare Ultraviolett-Strahlung in sichtbares Licht um.

Schwarzlicht und Laserlicht in einer Dsiko
Schwarzlicht in der Disko

Obwohl unsere Augen für ultraviolette Strahlung blind sind, tritt darin so manches ans Licht: Weiße T-Shirts leuchten in der Disco, falsche Zähne und Schuppen geben sich zu erkennen und Sicherheitsmerkmale bezeugen die Echtheit von Geldscheinen. Der Grund dafür liegt in der so genannten Fluoreszenz. Dabei wandeln Atome und Moleküle unsichtbare Strahlung in sichtbares Licht um.

Aus eins mach zwei

Fällt elektromagnetische Strahlung wie etwa Licht auf Atome, so kann dies die Teilchen mit zusätzlicher Energie versorgen. Doch dieses Mehr an Energie geben die Atome meist schnell wieder ab - im einfachsten Fall, indem sie Strahlung derselben Energie aussenden.

Bei manchen Atomen erfolgt die Energieabgabe aber auch über Zwischenschritte. Dann geht eine Portion Strahlung in das Atom hinein und zwei Portionen kommen wieder heraus. Da die Energie der Strahlungsportionen mit der Wellenlänge des Lichts verknüpft ist, kann es auf diese Weise passieren, dass unsichtbare Strahlung auf die Atome eintrifft und in sichtbare Strahlung umgewandelt wird.

Text der Infografik: Wird ein Atom mit Strahlung beschienen, kann es die Energie aufnehmen und danach wieder abgeben. Bei der Fluoreszenz erfolgt die Energieabgabe über einen Zwischenschritt  und damit in zwei Energieportionen.  Auf diese Weise kann energiereiche unsichtbare UV-Strahlung in weniger energiereiches sichtbares Licht umgewandelt werden.
Lichtgabe in Etappen – Fluoreszenz

Dieses Phänomen heißt Photolumineszenz. Und wenn die Energieabgabe dabei ohne große zeitliche Verzögerung erfolgt, spricht man von Fluoreszenz.

Gegen Grauschleier und Fälscher

Fluoreszenz findet sich vielerorts. Sie leistet beispielsweise in den optischen Aufhellern von Waschmitteln ihren Dienst: Wird ein damit gewaschenes weißes T-Shirt etwa in der Disco mit einer Schwarzlichtlampe beschienen, so wandelt Fluoreszenz die unsichtbare ultraviolette (UV) Strahlung in sichtbares Licht um. In normalem Sonnenlicht, das auch einen UV-Anteil besitzt, lassen die optischen Aufheller die Kleidungsstücke so heller scheinen. Auch in Leuchtstoffröhren wird ultraviolette Strahlung, die in der Röhre entsteht, mit Hilfe von Fluoreszenz in sichtbares Lichts umgewandelt.

Zudem werden unsere Geldscheine dank Fluoreszenz sicherer. In die Euro-Banknoten sind fluoreszierende Fasern eingelassen. Wenn die Noten nun mit UV-Strahlung beschienen werden, leuchten auf der Banknotenvorderseite beispielsweise die europäische Flagge, die Unterschrift des EZB-Präsidenten sowie die Sterne.

Fluoreszenz in der Forschung

Fluoreszenz hilft nicht nur im Kampf gegen Geldfälscher und graue Wäsche; sie wird auch von Wissenschaftlern in der aktuellen Forschung genutzt, um beispielsweise die Energieniveaus von Atomen, Molekülen und Werkstoffen zu vermessen. Bei der so genannten Fluoreszenz-Spektroskopie findet dabei Strahlung aus konventionellen Lasern, Synchrotronsstrahlungsquellen oder Freie-Elektronen-Lasern Verwendung. Und in der Astroteilchenphysik werden Teilchenschauer, die durch kosmische Strahlung in der Atmosphäre ausgelöst werden, mit Hilfe des Fluoreszenz-Phänomens untersucht. Das AUGER-Experiment weist die geladenen Teilchen dadurch nach, dass diese die Stickstoffmoleküle der Luft anregen, die dann wiederum Fluoreszenzlicht aussenden. Anhand des Lichts kann auf die Eigenschaften der ursprünglichen kosmischen Strahlung geschlossen werden.

Fluoreszenz und Phosphoreszenz

Neben der Fluoreszenz gibt es noch eine weitere Form der Photolumineszenz. Bei der so genannten Phosphoreszenz wird auch Strahlung in sichtbares Licht umgewandelt; doch während im Falle der Fluoreszenz die Energieabgabe in Größenordnungen von Hundertmillionstel Sekunden stattfindet, kann es bei der Phosphoreszenz zu zeitlichen Verzögerungen von bis zu mehreren Stunden kommen. Es kommt zu einem Nachleuchten. Der Grund für diese Verzögerungen liegt in der Tatsache, dass die jeweiligen Energieübergänge nach den Regeln der Quantentheorie unwahrscheinlicher sind.