Je leest:

Nalichtende kleuren

Nalichtende kleuren

Fosforescentie is ‘verboden licht’

Auteur: | 1 januari 2007

Fosforescentie is het verschijnsel dat stoffen een tijdje laat nalichten, seconden tot minuten nadat ze met licht beschenen zijn. Het wordt benut in uiteenlopende toepassingen, van lichtknopjes tot postzegels en ‘glow-in-the-dark’ speelgoed.

Vrije Universiteit

Al sinds de middeleeuwen worden oplichtende stoffen fosforen genoemd. Fosfor betekent namelijk licht-drager. Veel van die lichtgevende stoffen bleken achteraf hetzelfde element te bevatten. Toen dat in 1669 werd ontdekt, kreeg het logischerwijs de naam fosfor.

Het begrip fosforescentie wordt nu gebruikt voor een verschijnsel dat je wel kent van die lichtgroene lichtknopjes, plaatjes en stickers: ze geven licht in het donker, lang nadat het licht uitgedaan is. Lang wil in dit verband zeggen een paar tellen tot soms wel een kwartier.

De kleur van chemie

Dit artikel is afkomstig uit het hoofdstuk ‘Licht op chemie’ uit de VU-uitgave ‘De kleur van chemie’, een bundeling van informatieve brochures voor scholieren.

Glow-in-the-dark

De goedkoopste fosforescerende plaatjes zijn te koop bij het postkantoor: hedendaagse postzegels zijn namelijk fosforescerend. Hobbyisten kennen het trucje: in een donkere kamer houd je de zegels (of een brief met een postzegel) dicht bij een felle lamp. Als je de lamp uitdoet zie je de postzegels in het donker stralen. (Doe wel je ogen dicht als de felle lamp aan is, anders zie je in het donker helemaal niets meer.)

Het nalichten helpt bij het automatisch sorteren van brieven: ze passeren een felle lamp, en even verderop kijkt een lichtgevoelige cel waar de brief nalicht. Een niet-nalichtende brief moet achterstevoren gedraaid worden, een brief die linksonder nalicht, moet ondersteboven gezet. Als de brief met de postzegel rechtsboven staat, is ook de vermoedelijke plaats van de postcode bekend. Andere lichtgevoelige cellen proberen die postcode dan te vinden en te lezen.

Het glow-in-the-dark effect is tegenwoordig aanwezig in allerlei producten, vooral te koop in speelgoedwinkels. Van nalichtende sterrenhemels tot deze in de nachtelijke uren te gebruiken knikkerbaan.

Verboden licht

De verklaring van fosforescentie begint (net als bij fluorescentie) met een elektron dat uit een molecuul van z’n vaste plek gewipt wordt. Daarvoor is bestralen met gewoon licht vaak al voldoende. Het elektron gaat na wat omzwervingen weer terug naar z’n plaats, maar bij fosforescentie is het ondertussen iets ernstigs overkomen.

Om dat goed te kunnen ‘invoelen’ stellen we ons voor dat een elektron een soort tolletje is dat om z’n as draait. In een fosforescerende stof gaan de losgeslagen elektronen door de ‘klap’ van het opgevangen licht precies andersom tollen. Ze passen daardoor niet meer op hun oude plek, want daar hoort de oorspronkelijke draairichting bij. Pas na een paar seconden, soms pas na minuten, kan het elektron ineens zijn draairichting omdraaien. Dan kan het weer naar z’n plaats terug onder het uitzenden van de licht-energie die het nog overhad.

Dat de ‘tolrichting’ zomaar kan omdraaien is eigenlijk net zo onlogisch als een gewone tol die van rechtsom plotseling linksom gaat draaien. Wetenschappers noemen zo’n (vrijwel) onmogelijke gebeurtenis ‘verboden’. Gelukkig overtreedt een elektron dat verbod wel eens. Het nalichten van een fosforescerende stof is dus eigenlijk ‘verboden’ licht.

Verwarring: fluorescerende fosforen?

De overenkomst tussen fosforescentie en het van TL-buizen en markeerstiften bekende verschijnsel fluorescentie is de ‘verschoven kleur’: het materiaal licht op in een andere kleur dan waarmee het beschenen wordt. Er is ook een groot verschil tussen fluorescentie en fosforescentie. Dat zie je als je het licht uitdoet: fluorescentie stopt meteen, fosforescentie blijft seconden tot minuten bestaan.

Op zich is het onderscheid dus duidelijk: fluorescentie betreft kleurverschuiving tijdens belichten en fosforescentie gaat om oplichten na belichting.

Wikimedia Commons

Dat er nu toch verwarring is komt omdat onderzoekers het middeleeuwse woord fosforen gingen gebruiken voor de fluorescerende stoffen die ze ontwikkelden om TL-buizen te kunnen maken. Het was natuurlijk veel logischer geweest om die stoffen ‘fluoroforen’ te noemen.

Dat is nooit gebeurd, zodat we nu met het rare begrip ‘fluorescerende fosforen’ zitten. Als er ooit TL-buizen komen die gewoon licht blijven geven nadat je ze hebt uitgedaan, dán heten de stoffen die daarvoor zorgen pas terecht fosforen.

(Overigens: stoffen die de hele nacht blijven gloeien vertonen geen fosforescentie maar een ander ‘lichtend’ verschijnsel waarbij een chemische reactie of een radioactieve stof voor de licht-energie zorgt.)

Vrije Universiteit Amsterdam

Het boek ‘De kleur van chemie’ werd in 2007 uitgegeven door de Faculteit der Exacte Wetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam (Afdeling Scheikunde en Farmaceutische Wetenschappen). Het is een geactualiseerde bundeling van informatieve brochures voor havo/vwo scholieren. Ze belichten de rol van de scheikunde op tal van gebieden.

Alle Kennislinkartikelen uit het hoofdstuk ‘Licht op chemie’:

Dit artikel is een publicatie van VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen.
© VU Amsterdam, Faculteit der Exacte Wetenschappen, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2007
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.