door Chris Woodford. Laatst bijgewerkt: 27 april 2020.

Wanneer je midden in de nacht wakker wordt en niet zeker weet waar je bent, is er niets geruststellender dan de lichtgevende wijzerplaat van een horloge. U hoeft geen licht te zoeken: gewoon een blik op uw pols werpen en u weet precies hoe laat het is. Horloges als deze gloeien de hele dag door – alleen merken we hun spookachtige glans overdag niet op. Waarom gloeien ze ’s nachts, lang nadat alle andere lichtbronnen zijn gedimd?

Photo: Bioluminescentie (een griezelige blauwe gloed geproduceerd door oceaanwezens) in de Oost-Chinese Zee, gezien vanaf de zijkant van een schip. Foto door Jordan Crouch met dank aan US Navy.

Wat is luminescentie?

Luminant betekent eenvoudigweg licht geven; de meeste dingen in onze wereld produceren licht omdat zij energie hebben die oorspronkelijk van de Zon afkomstig is, die het grootste, meest lichtgevende ding is dat wij kunnen zien.Strikt genomen, hoewel de Maan licht lijkt te geven, is zij niet werkelijk lichtgevend omdat zij eenvoudig licht van de Zon weerkaatst als een reusachtige spiegel gemaakt van rots. Lichtgevend is eigenlijk nogal een vaag woord. Zelfs een zaklantaarn is misschien lichtgevend, omdat hij elektriciteit (elektrische energie) in licht omzet en naar ons toe schijnt. Maar gloeilampen als deze zijn gloeilampen en maken licht door warmte te produceren. Lichtgevende dingen daarentegen maken licht wanneer hun atomen worden geëxciteerd in een proces dat weinig of geen warmte nodig heeft om het te laten gebeuren.

Photo: Lichtgevend betekent niet “gloeit in het donker”: het betekent dat een voorwerp licht uitstraalt dat het zelf produceert. Strikt genomen betekent dit dat de zon (boven) lichtgevend is, maar de maan (onder) niet.Foto’s met dank aan NASA Goddard Space Flight Center (zon) en NASA Jet Propulsion Laboratory (maan), via NASA on the Commons.

Wat is het verschil tussen luminescentie, fluorescentie en fosforescentie?

Photo: Deze “lichtgevende” wijzerplaat is gecoat met fosforescerende verf zodat hij oplicht in het donker. Het is verrassend moeilijk te fotograferen (zonder vals te spelen!) omdat het heel weinig licht afgeeft.

Fluorescerende materialen produceren onmiddellijk licht, wanneer de atomen in hen energie absorberen en “aangeslagen” worden. Wanneer de atomen weer normaal zijn, in slechts een honderdduizendste van een seconde, geven zij de energie af die hen heeft aangeslagen in de vorm van kleine lichtdeeltjes, fotonen genaamd. Schijn met ultraviolet (UV) licht op een gestolen televisie of camera en je ziet iemands adres terugschijnen, geschreven in onzichtbare inkt. De inkt is gemaakt van fluorescerende chemicaliën die energie van het UV-licht absorberen, geëxciteerd worden, en dan de energie afgeven als fotonen van zichtbaar licht. U kunt meer lezen over hoe atomen licht maken in het kader van ons artikel over licht.

Wanneer we het hebben over “lichtgevende” horloges en verf, bedoelen we eigenlijk fosforescentie, wat erg lijkt op fluorescentie: het proces waarbij spaarlampen licht maken.

Foto: Een energiebesparende compacte fluorescentielamp (CFL). De fluorescerende stof is een soort krijtachtig wit laagje aan de binnenkant van de dunne glazen buisjes. Misschien is het je opgevallen dat dit soort lampen een beetje blijft gloeien, zelfs nadat je ze hebt uitgezet? Net als lichtgevende horloges zijn de fosforchemicaliën nog enige tijd na stimulatie opgewonden genoeg om licht af te geven.

Fosforescerende materialen werken ongeveer op dezelfde manier als fluorescentielampen, behalve dat er een vertraging is tussen het absorberen van energie en het afgeven van licht. Soms duurt de fosforescentie een paar seconden nadat de stimulerende energie is verwijderd; soms – zoals bij lichtgevende horloges – duurt het uren. Je hebt waarschijnlijk gemerkt dat het even duurt voordat een lichtgevend horloge met energie is “opgeladen” voordat het in het donker gaat gloeien. Je hebt misschien ook gemerkt dat een lichtgevend horloge het meeste licht geeft in het begin van de nacht. Tegen de tijd dat de dageraad aanbreekt, heeft het meestal geen energie meer en is het gestopt met gloeien. Dat is niet echt een verrassing. Een horloge kan geen licht maken uit het niets zonder een van de meest elementaire wetten van de fysica te overtreden – het behoud van energie.