Warum fluoresziert Uranglas?
Warum Uranglas unter langwelliger UV-Strahlung (360nm) grün fluoresziert!
Damit die Zusammenhänge verstanden werden, ist ein kleiner Abstecher in die Physik notwendig. Folgende Formel veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der Lichtgeschwindigkeit [c], der Frequenz [f] und der Wellenlänge [λ]:
[λ]: c = f * λ
Elektromagnetische Wellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit im Raum (c = 299’792’458 m/s). Kennt man von einem Objekt die Wellenlänge (Die Farbe die es für unser Auge hat, z.B. grün = 490 – 575nm), kann man daraus die entsprechende Frequenz berechnen. Jeder Wellenlänge und damit jeder Farbe (das ist übrigens nur die Wirkung die im menschlichen Auge durch die elektromagnetischen Wellen im Bereich von 380 – 750nm verursacht wird) liegt eine Frequenz zugrunde. Die Abbildung unten veranschaulicht diesen Zusammenhang sehr gut.
Mit unseren Augen können wir nur einen sehr kleinen Bereich des gesamten Spektrums der elektromagnetischen Wellen wahrnehmen (in Form der Spektralfarben). Je kürzer die Wellenlänge ist, desto energiereicher ist die elektromagnetische Strahlung und desto grösser ist die Frequenz der Schwingung.
Anmerkung an dieser Stelle: Gamma- und Röntgenstrahlung sind elektromagnetischer Natur – haben einen Wellencharakter! Beta- und Alphastrahlung hingegen haben einen Teilchencharakter und damit eine Masse (Elektronen).
Warum grün?
Die Fluoreszenz des Uranglases erscheint für unsere Augen grün, weil die Uranatome mit einer Frequenz von 612,5–522,5 THz schwingen und somit eine elektromagnetische Strahlung mit der Wellenlänge von 490 – 575nm aussenden. So einfach ist das…!
Wodurch verursacht?
Die Schwingung der Uranatome wird durch die langwellige UV-Strahlung der Sonne oder einer Lampe verursacht. Eine Schwarzlicht – Lampe emittiert z.B. eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 360nm und regt somit die Uranatome mit einer Frequenz von 8.33 * 10^14 Hz (833 THz) zum Schwingen an. Diese wiederum schwingen während der Dauer der Bestrahlung durch 360nm UV irgendwo im Bereich von 490 – 575nm (grün). Je nachdem ob die Wellenlänge des UV-Lichts genau 360nm resp. mehr oder weniger oder sogar einen Bereich (Band, z.B. Sonne) abdeckt resultiert daraus genau eine Wellenlänge im Bereich von 490 – 575nm oder eben auch ein Bereich (Band).
Dadurch kann je nach Quelle der UV-Strahlung auch das Grün der Fluoreszenz variieren. Um die genaue Frequenz zu bestimmen mit der die Uranatome z.B. bei 360nm UV schwingen, müsste man Messungen durchführen. Diese Frequenz ist dann sicher von der Umgebung in der die Uranatome eingebettet sind (Glasmatrix) abhängig. Dies bedeutet, dass die Zusatzstoffe welche nebst dem Uran für die Herstellung des Glases verwendet wurden, die Frequenz mit der die unter UV angeregten Uranatome schwingen, beeinflussen und somit die Farbe der Fluoreszenz.
Ich lasse mich gerne belehren / aufklären, wenn meine obige Hypothese nicht korrekt sein sollte:-)