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Physik im Alltag und Naturphänomene

Fluoreszenz – Farben durch unsichtbares Licht

Ein äußerlich unscheinbarer Steinbrocken (unteres Foto) wird mit ultraviolettem, also für den Menschen unsichtbarem Licht, bestrahlt. Diese Strahlung macht scheinbar etwas mit dem Stein. Denn anschließend (oberes Foto) leuchtet dieser in ganz anderen Farben.
Der Steinbrocken setzt sich aus Calcit- und Willemitbestandteilen zusammen. Calcit (Calciumcarbonat Ca[CO3]) ist in reiner Form farblos und durchsichtigt. In polykristalliner Form oder aufgrund von Gitterfehlern kann er aber auch wie im vorliegenden Fall weiß aussehen (unteres Foto). Dies ist den zahlreichen Reflexionen des Lichts an den Kristallgrenzen und Fehlstellen zu verdanken, durch die die Transparenz ähnlich wie bei Eiskristallen in Form von Schnee abnimmt.
Willemit ist ein relativ selten vorkommendes Silikat (Zn2[SiO4]), das hier in leicht bräunlicher Färbung vorliegt.
Die Ultraviolettstrahlung führt dazu, dass die Calcitkristalle rot und die Willimitkristalle grün leuchten.
Kurze physikalische Erklärung: Durch das ultraviolette Licht werden in den Kristallen Atome angeregt, indem Elektronen Lichtteilchen (Photonen) aus der Strahlung aufnehmen und auf ein höheres Energieniveau springen. Diese Elektronen gehen aber wieder in den Grundzustand zurück, sobald die Bestrahlung aufhört. Dabei geben sie die der Differenz zwischen Grundzustand und angeregtem Zustand entsprechende Energie in Form von Lichtteilchen (Photonen) wieder ab. Weil die abgegebenen Photonen energieärmer sind als die zuvor aufgenommenen aus dem energiereicheren ultrovioletten Bereich, entsprechen sie im vorliegenden Fall dem sichtbaren Licht – im Falle des Calcits dem roten und im Falle des Willemits dem grünen Licht.
Die Leuchterscheinung wird oft als Fluoreszenz bezeichnet, weil beim Mineral Fluorit (Flussspat, Calciumfluorid, CaF2) dieses Leuchtphänomen zum ersten Mal untersucht wurde.

Die Fotos wurden im Science-Center Universum in Bremen aufgenommen.

Diskussionen

10 Gedanken zu “Fluoreszenz – Farben durch unsichtbares Licht

  1. Ich frage mich, wie lange der Effekt des Zurückgehens anhält. Und wenn er also länger anhält, um somit grün und rot fotografieren zu können, woran liegt das?

    Im Science-Center Universum in Bremen waren wir zwar im Februar 6 Stunden, haben aber nur 2 Etagen geschafft, soviel war zu sehen und zu prüfen. Den „technischen“ Teil ganz unten schafften wir nicht, erst recht nicht die Sonderausstellung im anderen Gebäude.

    Verfasst von kopfundgestalt | 21. Oktober 2020, 09:52
  2. Dieses Grün, Joachim!
    Ich dieser Farbe möchte ich ein Rollo haben, mal schauen, ob ich das bekomme 🙂
    Komme gut durch die Woche, viele Grüße von Susanne

    Verfasst von Susanne Haun | 26. Oktober 2020, 08:17
    • Ich denke, du wirst dir dieses Grün aus den dir zur Verfügung stehenden Pigmentfarben zusammenmischen können. Wenn das so eingefärbte Rollo dann auch noch halb transparent ist, kannst du tagsüber dann auch noch das Zimmer in einen solchen Grünschimmer tauchen und darin schwelgen – sofern deine visuelle Wahrnehmung bereit ist, das mitzumachen. 😉
      Auch dir, liebe Susanne, eine schöne Woche und herzliche Grüße, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 26. Oktober 2020, 08:35

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