Lasse deine Schatten einfrieren!
WORUM GEHT ES?
Unser Schatten ist uns aus unserem täglichen Leben wohlbekannt. Er ist ein absolut zuverlässiger Begleiter und macht jede unserer Bewegungen mit. An dieser Station aber könnt ihr euren Schatten überlisten und ihn gefrieren lassen.
Ihr stellt euch vor eine Wand und löst ein Blitzlicht aus. Danach erscheint euer Schatten auf der Wand eingefroren. Hierbei wird das Prinzip der Phosphoreszenz benutzt: Die Bereiche der phosphoreszierenden Wand, die vom Menschen verdeckt und damit vom Blitzlicht nicht nicht beleuchtet werden, leuchten auch nicht nach. Im Vergleich mit den unverdeckten und damit nachleuchtenden Regionen der Wand erscheinen solche Flächen als Schatten, die sich nicht bewegen – eben als gefrorene Schatten.
WESHALB IST DAS SO?
Man hat herausgefunden, dass Licht sich nicht immer nur als Welle, sondern unter bestimmten Umständen auch als Strom von winzige Teilchen (Photonen) beschreiben lässt. Treffen die Lichtteilchen auf die Oberfläche nachleuchtender Materialien, stoßen sie mit den Molekülen in der Materialschicht zusammen und übertragen dabei ihre Energie an deren Elektronen. Dadurch geraten die Moleküle aus ihrem Grundzustand in einen energetisch angeregten Zustand.
Die kurzfristig gespeicherte Energie gibt das Molekül durch Übergang in den Grundzustand wieder ab. Bei nachleuchtenden Materialien geschieht dies aber erst nach einer gewissen Zeit, weil der angeregte Zustand metastabil ist und eine bestimmte Lebensdauer besitzt. Liegt diese bei nicht nachleuchtenden Materialien im Bereich einer Milliardstel Sekunde, beträgt sie in den nachleuchtenden Materialien mehrere tausendstel Sekunden bis hin zu einigen Sekunden. Das bedeutet, dass hier die Rückkehr in den Grundzustand entsprechend später stattfindet. Dabei wird Energie in Form eines Lichtblitzes freigesetzt.
Das Material, auf das die winzigen Lichtteilchen gestoßen sind, leuchtet also auch dann noch, wenn das ursprünglich eingestrahlte Licht schon lange wieder aus ist. Man sagt, es leuchtet nach. Dieser Vorgang heißt Phosphoreszenz (weil er u.a. bei Phosphor beobachtet wird) und die nachleuchtenden Materialien entsprechend phosphoreszierende Materialien.
Auch bei unserer Station Gefrorene Schatten wird das Prinzip der Phosphoreszenz benutzt: Die Bereiche der phosphoreszierenden Wand, die vom Menschen verdeckt und damit von der gegenüber angebrachten Lampe weniger beleuchtet werden, leuchten auch nicht nach. Im Vergleich mit den unverdeckten und damit stärker nachleuchtenden Regionen der Wand erscheinen solche Flächen als Schatten, die sich nicht bewegen – eben gefrorene Schatten.
Tipp: Drücke mal deine Handfläche für einige Sekunden auf die Schattenwand. Ist sie etwa durchsichtig für das Blitzlicht?
Alltagsbezug
Der Effekt des Nachleuchtens wird auch im Alltag häufig benutzt. So sind wir Dank phosphoreszierender Materialien selbst im Dunkeln noch in der Lage, die Uhrzeit von einer Uhr oder den Hinweis auf einem Schild zu lesen. Mit sehr lange nachleuchtenden Materialien werden u.a. Fluchtwege markiert.