by Chris Woodford. Viimeksi päivitetty:

Kun heräät keskellä yötä, etkä ole varma, missä olet, mikään ei ole rauhoittavampaa kuin awatch-kellon valoisa kellotaulu. Sinun ei tarvitse etsiä valoa: vilkaiset vain ranteeseesi ja tiedät tarkalleen, mitä kello on. Tällaiset kellot hehkuvat koko päivän – emme vain huomaa niiden aavemaista kiiltoa päiväsaikaan. Mikä saa ne hehkumaan yöllä, kun kaikki muut valonlähteet ovat jo sammuneet?

Kuva: Bioluminesenssi (meren eliöiden tuottama aavemainen sininen hehku) Itä-Kiinan merellä, nähtynä laivan kyljestä. Photo by Jordan Crouch courtesy of US Navy.

Mitä on luminesenssi?

Valovoimainen tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että se säteilee valoa; useimmat asiat maailmassa tuottavat valoa, koska niissä on energiaa, joka on alunperin peräisin Auringosta, joka on suurin ja valovoimaisin asia, jonka voimme nähdä.Tarkkaan ottaen, vaikka Kuu näyttääkin säteilevän valoa, se ei itse asiassa ole valovoimainen, koska se vain heijastaa valoa Auringosta kuin jättimäinen peili kalliosta. Valoisa on oikeastaan aika epämääräinen sana. Jopa taskulampun lamppu on valaiseva, koska se muuttaa sähkövirran (sähköenergian) valoksi ja säteilee sitä kohti meitä. Mutta tällaiset lamput ovat hehkulamppuja, jotka tuottavat valoa tuottamalla lämpöä. Luminesenssiesineet sen sijaan tuottavat valoa, kun niiden atomit kiihottuvat prosessissa, joka vaatii vain vähän tai ei lainkaan lämpöä.

Kuva: Luminous ei tarkoita ”hehkuu pimeässä”: se tarkoittaa, että esine säteilee valoa, jonka se tuottaa itse. Tarkkaan ottaen tämä tarkoittaa, että Aurinko (ylhäällä) on valoisa, mutta Kuu (alhaalla) ei ole.Kuvat ovat NASA Goddard Space Flight Centerin (Aurinko) ja NASA Jet Propulsion Laboratorion (Kuu) suosittelemia, NASA on the Commons -verkkopalvelun kautta.

Mitä eroa on luminesenssilla, fluoresenssilla ja fosforesenssilla?

Kuva: Tämä ”valoisa” kellotaulu on päällystetty fosforisoivalla maalilla, joten se hohtaa pimeässä. Sitä on yllättävän vaikea kuvata (huijaamatta!), koska se säteilee hyvin vähän valoa.

Fluoresoivat materiaalit tuottavat valoa välittömästi, kun niiden sisällä olevat atomit imevät energiaa ja ”kiihottuvat”. Kun atomit palaavat normaaliin tilaansa vain sekunnin sadantuhannesosassa, ne luovuttavat kiihottuneen energian pieninä valohiukkasina, joita kutsutaan fotoneiksi. Valaisemalla ultraviolettivalolla (UV-valo) varastettua televisiota tai kameraa saatat löytää jonkun henkilön osoitteen näkymättömällä musteella kirjoitettuna. Muste koostuu fluoresoivista kemikaaleista, jotka absorboivat UV-valon energiaa, kiihdyttyvät ja luovuttavat energiaa näkyvän valon fotoneina.Sammuta UV-valo, niin muste katoaa taas. Voit lukea lisää siitä, miten atomit tuottavat valoa, valoa käsittelevän artikkelimme ominaisuuslaatikosta.

Kun puhumme ”valovoimaisista” kelloista ja maaleista, tarkoitamme oikeastaan fosforesenssia, joka on hyvin samankaltainen kuin fluoresenssi: prosessi, jolla energiansäästölamput tuottavat valoa.

Kuva: Energiaa säästävä pienloistelamppu (CFL). Loistekemikaali on eräänlainen kalkkimainen valkoinen pinnoite ohuiden lasiputkien sisäpuolella. Olet ehkä huomannut, että tämänkaltaiset lamput jatkavat hehkua hieman senkin jälkeen, kun sammutat ne? Fosforikemikaalit ovat valaisevien kellojen tapaan vielä jonkin aikaa sen jälkeen, kun niitä on stimuloitu, niin innostuneita, että ne säteilevät valoa.

Fosforimateriaalit toimivat pitkälti samalla tavalla kuin fluoresenssikemikaalit, paitsi että niiden energian absorboinnin ja valon säteilemisen välillä on viive. Joskus fosforesenssi kestää muutaman sekunnin sen jälkeen, kun stimuloiva energia on poistettu; joskus – kuten valaisevissa kelloissa – se kestää tunteja. Olet varmaan huomannut, että valaisevan kellon ”lataaminen” energialla kestää jonkin aikaa, ennen kuin se hehkuu pimeässä. Olet ehkä myös huomannut, että valoisa kello loistaa eniten alkuillasta. Aamunkoitteeseen mennessä siitä on yleensä loppunut energia ja se lakkaa hehkumasta.Tämän ei pitäisi olla mikään yllätys. Kello ei voi tuottaa valoa tyhjästä rikkomatta yhtä fysiikan peruslakia, energian säilymistä.