Wat maakt een “fluorescerende” highlighterteller zo helder

Fluorescerende markeerstiften zijn zo helder omdat ze letterlijk fluorescerend zijn. Wanneer gebruikt om markeerstiften te beschrijven, het woord “fluorescerende” is geen vage term die betekent “extra helder”. Liever, dit woord is een exacte, wetenschappelijke term die aangeeft dat de markeerstiftinkt fluorescentie vertoont. Fluorescentie is het fenomeen waarbij een materiaal licht van een bepaalde kleur absorbeert en vervolgens licht van een andere kleur met een langere golflengte uitstraalt. Het meest opvallende type fluorescentie betreft de absorptie van ultraviolette stralen (die mensen niet kunnen zien) en de daaropvolgende emissie van licht in het zichtbare spectrum (die mensen kunnen zien). Omdat mensen het oorspronkelijke ultraviolette licht niet kunnen zien, een fluorescerend object ziet eruit alsof het op mysterieuze wijze uit zichzelf gloeit als het alleen wordt verlicht door ultraviolette stralen in een donkere kamer . Om deze reden, ultraviolet licht en fluorescerende materialen kunnen een intrigerende uitstraling geven aan verduisterde ruimtes op feesten en evenementen. Omdat highlighters fluorescerende chemicaliën bevatten, de markeringen gemaakt door markeerstiften lijken griezelig uit zichzelf te gloeien wanneer ze in een donkere kamer met ultraviolet licht worden geplaatst (bv. een “Black Light”).

Fluorescerende markeerstiftinkt is ongewoon helder omdat het een deel van het invallende ultraviolette licht, dat onzichtbaar is voor mensen, omzet in zichtbaar licht. Public Domain Afbeelding, bron: Christopher S. Baird.

Wanneer een fluorescerend object wordt verlicht door zowel zichtbaar licht als ultraviolet licht (zoals wanneer verlicht door zonlicht), het object zal het ultraviolette licht nog steeds omzetten in zichtbaar licht. Het zichtbare licht dat wordt gecreëerd door de fluorescentie van het object wordt toegevoegd aan het zichtbare licht dat door het object wordt gereflecteerd. Als gevolg, een mens observeert dat een fluorescerend object dat volledig verlicht is, ongebruikelijk helder is in plaats van uit zichzelf griezelig te gloeien. Houd er rekening mee dat dit een fysiek effect is en geen psychologisch effect. Een fluorescerend object doet dat niet zomaar lijken helderder zijn. Een fluorescerend object is fysiek helderder in het zichtbare spectrum bij volledige verlichting dan andere niet-fluorescerende lampen, niet-gloeiende voorwerpen.

Bijvoorbeeld, neem een ​​normale gele marker en een gele markeerstift die een gele fluorescerende chemische stof bevat die in de inkt is gemengd. Teken met beide markers op normaal wit papier. Wanneer zichtbaar licht en ultraviolet licht op het papier schijnen, zoals van de zon of van een normale gloeilamp, de fluorescerende markeerinkt zal altijd helderder zijn in het zichtbare lichtgedeelte van het spectrum dan de normale inkt. voorts, de fluorescerende inkt is helderder in het zichtbare spectrum dan kan worden verklaard door het oorspronkelijke aanwezige zichtbare licht. Om deze reden, fluorescerende voorwerpen zien er bij volledige verlichting onnatuurlijk helder uit. Het effect van markeerstiftinkt die onnatuurlijk helder lijkt onder normale verlichting en het effect van markeerstiftinkt die griezelig gloeit bij verlichting door ultraviolet licht in een donkere kamer, is precies hetzelfde effect: fluorescentie. Fluorescerende chemicaliën worden soms ook aan papier toegevoegd, posterbord, verf, en kleding om ze onnatuurlijk helder te laten lijken. Fluorescentie wordt in deze context vaak informeel genoemd “Neon kleuren” ook al heeft fluorescentie niets te maken met het element neon. Een shirt dat wordt genoemd “Neon groen” nauwkeuriger zou moeten worden omschreven als “Fluoriserend Groen”.

Er worden fluorescerende chemicaliën aan de vesten van bouwvakkers toegevoegd om ze ongewoon helder te maken. Houd er rekening mee dat computermonitors geen fluorescentie vertonen, deze afbeelding geeft dus niet nauwkeurig de ongebruikelijke helderheid van deze vesten weer. Public Domain Afbeelding, bron: ONS. Ministerie van Verkeer.

Merk op dat de extra helderheid van een fluorescerend object te wijten is aan de omzetting van ultraviolet licht in zichtbaar licht. Als zodanig, een fluorescerend object zal alleen onnatuurlijk helder lijken als er ultraviolet licht aanwezig is. Als normale gele inkt en fluorescerende gele markeerstiftinkt beide alleen worden verlicht door een gele laser in een donkere kamer, ze zullen allebei even helder zijn. Houd er ook rekening mee dat de extra helderheid van markeerstiftinkt te wijten is aan de fluorescerende chemicaliën die erin zijn gemengd. Deze extra helderheid wordt niet gereproduceerd door systemen die geen fluorescerende chemicaliën gebruiken. Bijvoorbeeld, een fotokopieerapparaat bevat geen fluorescerende chemicaliën. Dit betekent dat wanneer u een kleurenfotokopie maakt van een document met markeerstiftmarkeringen, de markeringen in het duplicaatdocument bevatten geen fluorescerende chemicaliën. Als zodanig, de markeerstiftmarkeringen op het duplicaatdocument zien er niet onnatuurlijk helder uit. Het maken van een kleurenfotokopie van een document met markeringstekens is een gemakkelijke en opvallende manier om het effect te zien dat de fluorescerende chemische stof heeft op het uiterlijk van de inkt.

Op moleculaire schaal, fluorescentie wordt veroorzaakt doordat een elektron meerdere neerwaartse transities maakt na één enkele opwaartse transitie. Wanneer een elektron een beetje licht absorbeert, het gaat over naar een hogere energietoestand binnen het molecuul. Wanneer een elektron overgaat naar een lagere energietoestand, hij moet wat energie verliezen en kan dat doen door een beetje licht uit te zenden. De frequentie, en dus kleur, van het licht dat door het elektron wordt geabsorbeerd of uitgezonden, is een functie van hoe ver het elektron overgaat op de energieschaal. Een grote overgang naar beneden betekent dat het elektron veel energie moet kwijtraken. Dus als het licht uitstraalt, het licht moet een hoge energie hebben, wat overeenkomt met een hoge frequentie (meer richting het blauw/violette/ultraviolette uiteinde van het spectrum). Een kleine overgang naar beneden betekent dat het elektron maar een klein beetje energie kwijt hoeft, zodat het licht dat het uitstraalt een lage energie/lage frequentie heeft (meer richting het oranje/rode/infrarode uiteinde van het spectrum).

Voor gewone materialen, een elektron in een molecuul absorbeert een beetje van het licht dat erop schijnt, waardoor deze naar boven beweegt. Dan gaat het elektron regelrecht terug naar waar het begon, een net zo grote sprong naar beneden maken op energieschaal als de oorspronkelijke sprong naar boven. Als gevolg, het licht dat het uitstraalt heeft dezelfde kleur als het licht dat erop valt. Dit effect noemen we standaardreflectie. (Sommige van de invallende kleuren kunnen ook worden geabsorbeerd, zodat de gereflecteerde kleuren gelijk zijn aan de invallende kleuren minus de geabsorbeerde kleuren.) Voor fluorescerende materialen, het elektron absorbeert een beetje hoogenergetisch licht, zoals ultraviolet, en daarom maakt het een grote transitie op de energieschaal, maar dan verliest het een deel van zijn energie door de trillingen van het molecuul te verhogen voordat het de kans krijgt om terug naar beneden te gaan en licht uit te zenden. Als gevolg, wanneer het elektron uiteindelijk naar beneden gaat en licht uitzendt, het heeft minder energie te verliezen, het maakt een kleinere sprong naar beneden, en het zendt daarom licht met een lagere energie/lagere frequentie uit. Op deze manier, elektronen in fluorescerende materialen zoals markeerstiftinkt kunnen hoogenergetische stukjes ultraviolet licht omzetten in laagenergetische stukjes zichtbaar licht door een deel van de energie van het invallende ultraviolette licht om te zetten in moleculaire trillingen, wat uiteindelijk warmte wordt.

Credit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/05/15/what-makes-a-fluorescent-highlighter-marker-so-bright/