In ons land is poollicht niet vaak te zien, maar verder naar het noorden zie je het veel vaker. De onbewolkte hemel is dan een spectaculaire lichtshow van heldergroene of roze lichtgordijnen, soms helderder dan de volle maan. Net als het lichten van de zee, is poollicht ‘koud’ licht. Het is het gevolg van luminescentie.
Beide verschijnselen hebben te maken met zuurstof. Bij de bioluminescentie van de eencelligen in de zee is het zuurstof die onder oplichten door enzymen wordt weggewerkt. Bij poollicht zorgt de zonnewind voor het oplichten.
De zon is een erg slordige lichtbron. Niet alleen licht, maar ook allerlei soorten straling en deeltjes komen er vandaan, onder andere elektronen. Als zo’n vlaag elektronen botst met de zuurstof hoog in de atmosfeer van de aarde, licht de zuurstof op, en ontstaat poollicht.
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.
Dat deze vorm van koud licht elektroluminescentie heet, ligt dus voor de hand.
Een bliksembuis
Behalve deze spectaculaire vorm van elektroluminescentie, is er ook een heel gewone vorm. Die ligt ten grondslag aan TL-buizen en spaarlampen. Daar heeft het niet met zuurstof te maken, maar met kwik. Dat blijkt nog veel gevoeliger voor botsingen met snelle elektronen.
Een TL-buis is een gedeeltelijk luchtledig gezogen buis, met wat kwikdamp en een restje vloeibaar kwik. Tussen de uiteinden kan zó’n hoge spanning gezet worden dat het in de buis gaat bliksemen. En net als bij een gewone bliksem bestaat deze ontlading uit snelle elektronen. In de buis kunnen die botsen met kwik-atomen – of eigenlijk met de elektronen aan de buitenkant van het kwikatoom.
Die kwik-elektronen krijgen zo’n klap van hun snelle soortgenoten, dat ze op een heel verkeerde plaats in het atoom terecht komen of zelfs uit het atoom getikt worden. Na enige tijd komen ze wel terug naar hun oude plek, maar voordat ze weer rustig op hun plaats zitten, moeten ze hun overtollige energie kwijt. Dat kan door het uitstralen van licht.
Jammer genoeg is dat ‘kwiklicht’ voor het grootste deel ultraviolet licht. Het is zo goed als onzichtbaar. Alleen een restje paarsblauw licht verraad dat de lamp aan is. Het is precies dat licht dat je ziet bij de kwiklampen waar men in supermarkten bankbiljetten mee controleert. En het is het vervreemdende licht van de ‘black light’ lampen in de disco.
Om er voor te zorgen dat een gewone TL-lamp zichtbaar licht uitstraalt, is behalve de elektroluminescentie nóg een lichtgevend effect nodig: fotoluminescentie. Dat betekent zoveel als: het uitzenden van licht door bestralen met licht. Lees daarover in het artikel Kleurverschuivers.
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.