La fluorescenza è un fenomeno ottico che si manifesta come luce incandescente. Lo osserviamo ogni giorno nelle lampadine fluorescenti compatte a risparmio energetico che vengono utilizzate in molte case e in alcuni tipi di bastoncini luminosi, ma anche nelle discoteche. Viene spesso definita “luce fredda”, perché la maggior parte delle sostanze fluorescenti emette pochissimo calore. Questa è molto diversa dalla luce a incandescenza, il tipo di luce che si trova nelle lampadine tradizionali e che viene emessa a causa delle alte temperature.
Un altro fenomeno molto simile alla fluorescenza è la fosforescenza. In entrambi i casi, verrà emessa luce fredda quando l’oggetto che emette luce è esposto a una fonte di energia esterna. Tuttavia, la fluorescenza differisce dalla fosforescenza in quanto la luce fluorescente cessa immediatamente dopo la rimozione della fonte di energia, mentre una luce fosforescente continuerà a brillare per qualche tempo dopo.
Questo fenomeno si verifica quando un fotone ad alta energia colpisce il materiale fluorescente, o fluoroforo, ed eccita gli elettroni che compongono gli atomi del fluoroforo. Questi elettroni sono portati a uno stato ad alta energia dal quale alla fine ritornano al loro stato normale o fondamentale. Durante questo processo, l’energia in eccesso può essere rilasciata come un altro fotone che trasporta meno energia di quello che ha originariamente colpito il fluoroforo.
Questo fotone a bassa energia è ciò che i nostri occhi sono in grado di percepire come luce fluorescente. Il fotone emesso può essere di una lunghezza d’onda rilevabile ad occhio nudo, oppure può essere di lunghezze d’onda più corte o più lunghe e visibile solo utilizzando determinati filtri. Per un dato fluoroforo, la relazione tra la lunghezza d’onda del fotone eccitante e la lunghezza d’onda del fotone emesso è costante. Ciò significa che se un dato fluoroforo viene osservato al microscopio utilizzando un laser di potenza costante, il colore visto attraverso l’oculare rimarrà lo stesso.
La fluorescenza è ampiamente utilizzata nella ricerca biochimica e molecolare, nonché nella scienza forense. Ad esempio, il DNA può essere visualizzato utilizzando un composto fluorescente noto come bromuro di etidio, che si lega a determinati tipi di DNA e consente loro di essere visti come bande arancioni sotto una luce UV. Gli scienziati forensi usano anche la natura fluorescente di alcuni fluidi corporei come sangue, urina e sperma, per trovarli sulla scena del crimine. Questi si illumineranno sotto una luce UV, anche quando sono invisibili alla luce naturale. Può anche essere utilizzato nella pittura e in altre opere d’arte, che utilizzano materiali fluorescenti e vengono mostrati sotto la luce UV per creare effetti ultraterreni. Alcuni oggetti da collezione come le pietre preziose possono essere identificati in questo modo. Ad esempio, alcuni diamanti si illumineranno di blu se esposti a una fonte di luce UV.