Phosphoreszenz

Unter Phosphoreszenz versteht man die besondere Eigenschaft eines Körpers, der nach einem Beleuchten mit (sichtbarem oder UV-) Licht im Dunkeln nachleuchtet. Dieses Phänomen beobachteten Alchemisten schon im 17. Jahrhundert.

Phosphoreszenz ist eine besondere Form der Lumineszenz (kaltes Leuchten). Sie unterscheidet sich vom ähnlichen Phänomen der Fluoreszenz darin, dass das Nachleuchten wesentlich länger (für das menschliche Auge sichtbar) andauert.

Phosphoreszenz wurde nach dem chemischen Element Phosphor (Lichtträger) benannt. Elementarer, weißer Phosphor phosphoresziert jedoch nicht. Hierbei handelt es sich um eine besondere Form der Chemolumineszenz (entsteht durch chemische Reaktionen). Phosphoreszierende Materialien können jedoch auch aus Phosphor hergestellt werden.

Dadurch, dass phosphoreszierende Materialien das Licht scheinbar speichern werden sie auch „Leuchtstoffe“ genannt.

Erklärung

Phosphoreszenz ist ein Vorgang der Teilchenphysik. Wird ein phosphoreszierender Stoff mit Lichtquanten (Photonen) beleuchtet, so geben diese Photonen ihre Energie an die Elektronen des Stoffes ab. Diese vollziehen nun einen Quantensprung in ein höheres Energieniveau. Nach einer üblichen Verweildauer von etwa 10^-8 Sekunden vollziehen die Elektronen einen weiteren Quantensprung in ein metastabiles Energieniveau. Die dortige Verweildauer ist um einiges länger, sie beträgt 10^-3 Sekunden bis hin zu einigen Minuten. Erst durch die Anwesenheit eines Reaktionspartners (Stimulierte Emission), gewöhnlicher aber durch Zuführung von Energie in Form von Wärme, können die Elektronen auf ein niedrigeres Energieniveau springen. Bei allen Quantensprüngen werden Energiequanten in Form von Photonen emittiert. Die Phosphoreszenz ist demnach temperaturabhängig.

Phosphoreszierende Materialien

Phosphoreszierende Materialien sind meist Kristalle mit einer geringeren Beimischung eines Fremdstoffes, der die Gitterstruktur des Kristalls stört. Meistens verwendet man Sulfide von Metallen der zweiten Gruppe sowie Zink und mischt geringe Mengen von Schwermetallsalzen bei (z. B. Zinksulfid mit Spuren von Schwermetallsalzen)

Anwendungen

In der Philatelie

Bei der Herstellung von Briefmarken werden seit einigen Jahrzehnten dem Papierbrei phosphoreszierende Stoffe beigemengt. Manchesmal wird das Material auch erst nachträglich aufgeschichtet. Dadurch leuchten die einzelnen Briefmarken, wenn man sie mit UV-Licht bestrahlt werden (im Dunklen) nach. Dies ist besonders wichtig für die automatischen Poststempelmaschinen. Dadurch kann die Maschine leicht erkennen wo die zu entwertenden Briefmarken auf dem Brief kleben und kann so die Poststempel auf die richtige Stelle abschlagen. Unfrankierte Briefe oder Postkarten können mit dieser Methode ebenfalls leicht ausgesondert werden.

Aus ähnlichen Gründen werden dem Briefmarkenpapier auch manchesmal fluoreszierende Materialien beigemischt.

Sonstige

Phosphoreszierende Materialien werden weiters für Leuchtzeiger bei Uhren oder bei manchen Stickern verwendet.