Bevries je schaduw
 
 
   
 

Ga binnen achter de gordijnen en loop naar de 'witte' muur rechts van je. Blijf voor de muur staan, op een afstand van maximum 1 meter. Wacht 5 tellen op de lichtflits en bekijk je schaduw. Zet dan een stap opzij en bekijk je schaduw opnieuw. Probeer ook eens je schaduw te bevriezen terwijl je omhoog springt.
Opgepast: kijk niet rechtstreeks in de lamp die zich in de linkerbovenhoek bevindt!
Opgepast: Gelieve deze exhibit niet uit te proberen als je aan epilepsie lijdt.

 
 
 
  Wanneer je een stap opzij zet, volgt je schaduw je niet, maar behoudt hij zijn oorspronkelijke plaats op de muur.  
 
 
 

De muur is bedekt met een fosforescerende stof. Deze stof kan lichtenergie 'opslaan': als je de muur belicht, kan hij daarna ook zelf licht afgeven. De fosforescerende stof kan alleen zijn werk doen op de belichte delen van de muur. Daar waar jij voor de muur stond, kon het licht van de lichtflits de muur niet bereiken en zie je een donkere schaduw, ook nadat je bent weggegaan.
Fosforescerende stoffen vind je o.a. terug in wijzerplaten op uurwerken. We willen ook 's nachts immers weten hoe laat het is!

 
   
   
 

Je staat voor een muur. Heel even is er een korte lichtflits. Zoals bij elk ander licht (ook bijvoorbeeld het zonlicht) laat jouw lichaam zijn schaduw achter op de muur. Tot hiertoe dus niks aan de hand...
Wanneer je wegstapt van je plaatsje voor de muur merk je wel iets heel eigenaardigs. Je schaduw blijft stilstaan op de muur!

Wordt dit merkwaardig fenomeen veroorzaakt door een wel erg speciale lichtflits? Met het licht heeft dit niets te maken. Met de muur waar je voor staat des te meer. De muur is namelijk bedekt met een heel bijzonder materiaal. De belichte delen van de muur absorberen het licht van de lichtflits. De moleculen van het bijzonder materiaal kunnen de energie van het licht gedurende korte tijd opslaan, om ze daarna weer af te geven in de vorm van licht. De niet-belichte delen van de muur hebben geen energie kunnen opslaan en kunnen bijgevolg geen licht uitzenden. Je schaduw blijft enige tijd zichtbaar op de muur.

Het bijzonder materiaal op de muur is fosforescerend materiaal en het hele proces noemen we fosforescentie. Fosforescentie en fluorescentie zijn gelijkaardige processen. Voor wie het graag wat meer op het niveau van atomen en elektronen bekijkt, kan een iets meer gedetailleerde uitleg voor fosforescentie krijgen.

Fosforescentie en fluorescentie
Sommige materialen hebben merkwaardige eigenschappen. Ze kunnen verschillende soorten energie absorberen en opslaan en een deel van deze energie achteraf weer uitzenden onder de vorm van licht. Dit proces houdt twee stappen in:
1/ De energie die eerst wordt geabsorbeerd zorgt ervoor dat de elektronen van de atomen van het absorberend materiaal geëxciteerd worden. D.w.z. dat de elektronen (die in banen rond de kern van het atoom draaien) van een meer inwendig naar een meer uitwendig gelegen baan springen.
2/ Wanneer de elektronen terug naar hun oorspronkelijke toestand terugvallen, wordt een pakketje licht uitgezonden.
De tijd die tussen deze twee stappen verloopt kan ofwel heel kort (minder dan 1/100.000 van een seconde) ofwel lang (verschillende uren) zijn.

Bij een kort interval spreken we van fluorescentie. Een alledaags voorbeeld van fluorescentie vinden we in de beeldbuis van onze televisie. Die is bedekt met fluorescerende materialen die oplichten wanneer ze geëxciteerd worden door de kathodestraalbuis.

Bij een lang interval spreken we van fosforescentie. Het bekendste voorbeeld hier is wellicht de wijzerplaat van een horloge die 's nachts oplicht. De kleurstofmoleculen worden geëxciteerd door het daglicht. Daarna stralen ze slechts heel langzaam hun fosforescentielicht uit. Overdag is dit nauwelijks zichtbaar omdat het omgevingslicht veel sterker is. 's Nachts echter, wanneer onze ogen gewend zijn aan het duister, kunnen we het zwakke fosforescentielicht waarnemen.

We kunnen fosforescentie nog wat meer in detail gaan bekijken.

Fosforescentie in detail
Een atoom of een molecule bezit een beperkt aantal energetische toestanden, elk met hun eigen energie. De toestand met de laagste energie noemen we de grondtoestand. Dit is de toestand waarin een atoom of molecule zich bevindt vooraleer het een of andere vorm van energie heeft geabsorbeerd. Wanneer het nu bv. licht absorbeert komt het in een hogere energietoestand terecht, een aangeslagen toestand.

Licht bestaat uit afzonderlijke lichtpakketjes of fotonen. Elk van deze fotonen bezit een energie die gelijk is het produkt van een vaste waarde, de constante van Planck (h = 6,6E-34 Js) en de frequentie van het licht.
We schrijven de energie van het invallend foton dan als hv(in).
Absorptie van fotonen is enkel mogelijk wanneer de ingestraalde energie hv(in) gelijk is aan het energieverschil van de grondtoestand en van de aangeslagen toestand, Eaan-Egrond.

Nadat het atoom in een aangeslagen toestand terecht is gekomen, zijn er verschillende opties. Het atoom kan naar zijn grondtoestand terugkeren door hetzelfde foton uit te zenden. Dit is fluorescentie. Vooraleer fluorescentie plaatsvindt, kan er een overgang zijn tussen twee aangeslagen toestanden.
Fosforescentie treedt op wanneer het atoom naar een andere toestand overgaat waarbij bv. de spin (het intrinsiek draaimoment van het elektron, vergelijkbaar met het draaimoment van een spinnende tol) van één van de elektronen verandert. In de kwantummechanica wordt dan gesproken van een verboden overgang omdat het een overgang is die zeer weinig voorkomt. Uiteindelijk keert ook hier het atoom terug naar de grondtoestand met de uitzending van een foton.





 
   

 

 

 

© 2003 Technopolis. All rights reserved.