Lumineszenzen

Leuchtet ein Material sichtbar, ohne dass es brennt oder glüht, spricht man von Lumineszenz. Es ist eine Art "kaltes Feuer" oder "kaltes Licht". Das Wort stammt vom lateinischen lumen = Licht.

Es gibt allerlei Lumineszenz-Erscheinungen, je nach auslösender Energieform und zeitlichem Verhalten.

Brugnatelli: "Uber die verschiedenen Zustände, in welchen der Lichtstoff vorkommt", 1797.
Annalen der Physik 4 (1800)
Seiten 438, 439, 440, 441, 442.
Springe runter

Photolumineszenz

Springe runter

Fluoreszenz

Springe runter Phosphoreszenz
Springe runter Thermolumineszenz
Springe runter Radiolumineszenz
Springe runter Kathodolumineszenz
Springe runter Elektrolumineszenz
Springe runter Entladungslampen
Springe runter LED's
Springe runter LEC's
Springe runter Schwefellampen
Springe runter Tribolumineszenz
Springe runter Kristallolumineszenz
Springe runter Chemolumineszenz, Biolumineszenz
Springe runter Sonolumineszenz


Springe hoch Photolumineszenz
Das Leuchten von Materialien in einer Farbe (Frequenz) durch Belichten mit Wellen einer anderen Frequenz (vorwiegend Ultraviolett oder sog. Schwarzlicht, aber auch sichtbares Licht oder Infrarot). Bei der Photolumineszenz werden zwei Fälle unterschieden:

Springe hoch Fluoreszenz (ohne Nachleuchten)
Das Leuchten und das Bestrahlen ist (nahezu) synchron, die eingestrahlte Energie wird fast sofort wieder abgegeben.

Der Name dieser Erscheinung stammt von Sir G. Stokes, der 1865 Untersuchungen an Fluorit (Flußspat, CaF2) vornahm. Im heutigen Sprachgebrauch handelt es sich dabei aber um Phosphoreszenz.

Die Mineralien Scheelit und Sodalith fluoreszieren und auch eine Fülle chemischer Substanzen: z. B. Fluoreszein, Rhodamin, Safranin. Fluoreszierende Farben werden für besonders auffällige Notizzettel und Hinweis- oder Reklameschilder verwendet, die hell, schrill, neonartig sofort ins Auge fallen. Auch manche Waschmittel mit Megasuperweißkraft beruhen auf Fluoreszenz: Der Schmutz muss nicht mehr entfernt werden, er leuchtet schön weiß. Sicherheitsmerkmale auf Geldscheinen fluoreszieren, das Chinin im Tonic-Water, der natürliche Zahnschmelz. Jemand mit Zahnersatz sollte in einer Disco mit Schwarzlicht den Mund geschlossen halten, denn der fluoresziert meist nicht...

Springe hoch Phosphoreszenz (mit Nachleuchten)
Das Leuchten geht nach Beenden der Bestrahlung weiter, die eingestrahlte Energie wird gespeichert und langsam wieder abgegeben.

Der Name stammt vom Leuchten des weißen Phosphors, eine Oxidation, die heutzutage Chemolumineszenz genannt wird.

Zu den phosphoreszierenden Mineralien gehört der Diamant und Strontianit. Phosphoreszierende Farben werden für Leuchtzifferblätter in Uhren verwendet oder auf Hinweisschildern, die bei plötzlicher Dunkelheit dennoch zu sehen sind (Stromausfall in der Nacht oder in fensterlosen Räumen, oder ein Schelm schaltet das Licht im Keller aus). Mehr dazu


Springe hoch Thermolumineszenz
Ein Nachleuchten, das erst hervorgerufen werden muss. Die aufgenommene Energie wird gespeichert und bedarf eines Auslösers (Stimulation), um als Licht wieder frei zu werden. Dies kann durch Erwärmen oder (radioaktives) Bestrahlen des Materials geschehen.

Das Auslösen durch radioaktive Strahlung wird auch Radiolumineszenz genannt. Aber dies ist eigentlich etwas anderes (s. u.). Ich schlage als Sammelbegriff Latentolumineszenz vor ;-)

Ein blauer oder violetter Fluorit beginnt ab ca. 80 °C zu leuchten und verliert dabei seine Farbe. Nach einiger Zeit ist er "leer", kann aber durch radioaktive Bestrahlung wieder farbig und "aufgeladen" werden. Das gilt auch für einen Bergkristall (ab 200 oC, Blau oder Gelb) und einer weiteren Vielzahl von Mineralien (u. a. der Diamant). Sie verfügen über die Eigenschaft, Energie aus (radioaktiver) Strahlung zu speichern und beim Erwärmen in Form von Licht wieder abzugeben.

Angewandt wird die Thermolumineszenz in Dosimetern (Strahlenmessgeräten), oder um das Alter von Keramiken zu bestimmen. Die "innere Uhr" wird beim Brennen von Keramik auf Null gesetzt, und die kontinuierliche kosmische Strahlung sorgt für das weitere Hochzählen.

Die haltbar machende Bestrahlung mancher Lebensmittel kann per Thermolumineszenz nachgewiesen werden. Besonders bei Lebensmitteln mit Silikatmineralien ist diese Methode gut geeignet: Gewürze, Kräuter, Krebs- und Weichtiere, Garnelen, Schrimps, Obst und Gemüse (frisch oder getrocknet), Kartoffeln, Zwiebeln.


Springe hoch Radiolumineszenz
Das Leuchten durch die Strahlung radioaktiver Stoffe. Alle drei Strahlungsarten können beteiligt sein: Alpha- (Heliumkerne), Beta- (Elektronen) oder Gamma- (Photonen) Strahlung.

Wird oder wurde genutzt in manchen Leuchtzeigern von Uhren oder als "ewige" Notbeleuchtung in militärischen Anlagen. Keine sehr gesunde Beleuchtung...


Springe hoch Kathodolumineszenz oder Kathodenlumineszenz
Ein Elektronenstrahl bringt einen Leuchtschirm zum Phosphoreszieren (Brownsche Röhre, in Fernsehgeräten und Computermonitoren).

Klassische Materialien sind Calciumsulfid und Calciumfluorit.


Springe hoch Elektrolumineszenz

Springe hoch Entladungslampen
Es gibt die drei Gruppen Gasentladungs-, Metalldampf- und Leuchtstofflampen. Sie beruhen alle auf einer Gasentladung.

Die Leuchtstofflampen erzeugen vorwiegend Ultraviolettlicht, das durch eine fluoreszierende Leuchtschicht auf dem Glasbehälter in sichtbares Licht gewandelt wird. Sie enthalten Quecksilberdampf unter niedrigem Druck.

Die Metalldampflampen kommen ohne Leuchtschicht aus. Sie enthalten Quecksilberdampf unter hohem Druck mit verschiedenartigen Zusätzen, die das Spektrum beeinflussen.

Die Gasentladungslampen kommen ohne Leuchtschicht aus.

Springe hoch LED's (Licht emittierende Dioden)
Diese Dioden produzieren Licht in einem engen Spektralbereich und praktisch keine Wärme bei sehr hoher Lebensdauer.

Bei den "weißen" LED's wird eine blaue LED mit einer speziellen lumineszierenden Schicht versehen. Die Schichtdicke entscheidet über den Farbstich der LED und kann nach Gelb (Schicht zu dick) und Blau (Schicht zu dünn) tendieren. Rein weiße LED's werden "handverlesen", da der Produktionsprozess (noch) nicht 100%ig im Griff der Techniker ist.

Bei den LED's ist die Entwicklung im vollen Gang, und die erzielte Lichtausbeute steigert sich zusehends. Sehr viel Information, nicht nur zur LED, finden sich auf http://led-info.de 

Springe hoch LEC's (Licht emittierende Condensatoren)
George Destriau entdeckte 1936, dass hohe elektrische Wechselfelder bestimmte Materialien zum Leuchten bringen. Er sah damals das grünliche Leuchten von Zinksulfid, das mit Kupfer "verunreinigt" war.

Dieser Effekt wird heutzutage genutzt in Form von dünnen Leuchtfolien (die im Prinzip einen großflächigen Kondensator darstellen), die im Handel erhältlich sind. Elektrisch leitende, durchsichtige Materialien machen es möglich. Sie funktionieren bei ca. 100 Volt und ca. 300 Herz und dienen der Hintergrundbeleuchtung von Displays in elektronischen Geräten.

Die Elektrolumineszenz liefert nur eine geringe Lichtausbeute und Leuchtdichte bei einem theoretischen Maximum von 6 lm/W.



Springe hoch Schwefellampen
Eine Quarzkugel von der Größe eines Pingpongballes, gefüllt mit etwas Schwefel und Argon, bestrahlt mit Mikrowellen, erzeugt eine unglaubliche Lichtflut. Das Spektrum ist dem Sonnlicht sehr ähnlich, mit einem geringen UV- und IR-Anteil. Ein revolutionärer Lampentyp für große Hallen, deren gleißende Helligkeit mit speziellen Lichtleitern verteilt werden kann und muss.

Eine dieser Schwefellampen kann einen Lichtstrom erzeugen, der 140 Glühlampen á 75 Watt entspricht, bei einem Stromverbrauch von nur knapp 14%. Oder eine Schwefellampe ersetzt 40 Leuchtstofflampen á 36 Watt, bei gleichem Stromverbrauch, aber wesentlich geringerem Aufwand und ohne giftigem Quecksilber.

Weitere Informationen zu Lampen gibt es bei:
http://www.fach-physik.de/elektrik/Stromwirkungen/fluoresz_lamp.html (Link leider defekt)



Springe hochTribolumineszenz
Lichtemission durch Einwirken von mechanischer Energie beim Zerbrechen, Zerreiben, Zermahlen, Zerreißen von nichtleitenden Substanzen. Der Name stammt vom griechischen tribein = reiben.

Angeblich soll das Reiben zweier Zuckerwürfel in stockfinsterer Nacht zu einem schwachen Leuchten führen. Manche selbstklebenden Briefumschläge leuchten an ihrer Klebestelle, wenn man sie vorsichtig auftrennt. Bergkristall und andere Quarze (Kieselsteine) zeigen ein gelbliches Licht beim Reiben oder Schlagen. Flußspat und Willemit leuchten ebenfalls.

Wahrscheinlich spielen starke elektrische Felder entgegengesetzter Ladungen eine Rolle, die sich vor dem Trennen gegenseitig aufgehoben haben.


Springe hoch Kristallolumineszenz
Leuchten während des Kristallisationsvorgangs.

Wachsen kubische Kristalle aus Arsentrioxid, wird Licht frei.


Springe hoch Chemolumineszenz, Biolumineszenz
Manche chemischen Reaktionen geben ein Teil ihrer Energie als Licht ab.

Einige Lebewesen leuchten auf diese Art. Bei den Tieren ist das Glühwürmchen dafür berühmt (mit dem chemischen Duo Luciferin (eine Karbonsäure) und Luciferase (ein Enzym), einige Organismen im Wasser leuchten, manche Bakterien, die an Verwesungsprozessen beteiligt sind, leuchten ebenfalls (Pseudeomonas lucifera, Photobacterium phosphoreum).

Unter den leuchtenden Pilzen ist der Hallimasch (Armillaria ostoyae) und der Ölbaumpilz (Omphalotus olearius) besonders hervorzuheben.

Der Hallimasch gehört zu den größten Lebewesen dieser Welt, und sein Pilzgeflecht, das Mycel (die unterirdischen Teile, also das eigentliche Wesen), kann leuchten.

Einer dieser Parasiten hat im Malheur National Forest (USA, Oregon) das gigantische Ausmaß von ca. 9 Quadratkilometern (entdeckt von der Forstwissenschaftlerin Catherine Parks, per DNA-Vergleich an vielen Stellen bestätigt).



Bei dem auf alten Ölbäumen wachsenden Ölbaumpilz leuchten sogar die Fruchtkörper.
Weitere leuchtende Pilze sind Mycena chlorophos, Clitocybe illudens und Lactarius lampus.


Mehr zu diesem völlig anderen Thema:
http://www.pilzeonkel.de


Springe hoch Sonolumineszenz
Kräftige Ultraschallwellen in Wasser können winzige Gasbläschen erzeugen. Wenn die Bläschen wieder zusammenfallen (Implosion, Kavitation), leuchten sie auf.



Nicht nur museal www.cwaller.de/licht.htm

Zurück zu "Optisches" Letzte Änderung 24.4.2005