Fluoreszenz ist ein optisches Phänomen, das sich als leuchtendes Licht manifestiert. Wir beobachten es täglich bei den energiesparenden Kompaktleuchtstofflampen, die in vielen Haushalten und einigen Arten von Leuchtstäben, aber auch in Diskotheken zum Einsatz kommen. Es wird oft als „kaltes Licht“ bezeichnet, weil die meisten fluoreszierenden Substanzen nur sehr wenig Wärme abgeben. Dies unterscheidet sich stark von Glühlampenlicht, der Art von Licht, die in herkömmlichen Glühbirnen vorkommt und aufgrund hoher Temperaturen emittiert wird.
Ein weiteres Phänomen, das der Fluoreszenz sehr ähnlich ist, ist die Phosphoreszenz. In beiden Fällen wird kaltes Licht emittiert, wenn das lichtemittierende Objekt einer externen Energiequelle ausgesetzt wird. Die Fluoreszenz unterscheidet sich jedoch von der Phosphoreszenz dadurch, dass das fluoreszierende Licht unmittelbar nach dem Entfernen der Energiequelle aufhört, während ein phosphoreszierendes Licht noch einige Zeit danach weiterleuchten wird.
Dieses Phänomen tritt auf, wenn ein hochenergetisches Photon auf das fluoreszierende Material oder den Fluorophor trifft und die Elektronen anregt, aus denen die Atome des Fluorophors bestehen. Diese Elektronen werden in einen hochenergetischen Zustand getrieben, aus dem sie schließlich in ihren normalen oder Grundzustand zurückkehren. Während dieses Prozesses kann die überschüssige Energie als weiteres Photon freigesetzt werden, das weniger Energie trägt als das, das ursprünglich auf den Fluorophor aufgeprallt ist.
Dieses Photon mit niedrigerer Energie ist das, was unsere Augen als fluoreszierendes Licht aufnehmen können. Das emittierte Photon kann eine Wellenlänge haben, die mit bloßem Auge erkennbar ist, oder es kann eine kürzere oder längere Wellenlänge haben und nur unter Verwendung bestimmter Filter sichtbar sein. Für ein gegebenes Fluorophor ist die Beziehung zwischen der Wellenlänge des anregenden Photons und der Wellenlänge des emittierten Photons konstant. Dies bedeutet, dass die Farbe, die durch das Okular gesehen wird, gleich bleibt, wenn ein bestimmter Fluorophor unter dem Mikroskop mit einem Laser mit konstanter Leistung betrachtet wird.
Fluoreszenz wird umfassend in der biochemischen und molekularen Forschung sowie in der Forensik eingesetzt. DNA kann zum Beispiel mit einer fluoreszierenden Verbindung namens Ethidiumbromid sichtbar gemacht werden, die an bestimmte DNA-Typen bindet und sie unter UV-Licht als orangefarbene Banden sichtbar macht. Forensiker nutzen auch die fluoreszierende Natur bestimmter Körperflüssigkeiten wie Blut, Urin und Sperma, um sie an einem Tatort zu finden. Diese leuchten unter UV-Licht, auch wenn sie unter natürlichem Licht unsichtbar sind. Es kann auch in der Malerei und anderen Kunst verwendet werden, die fluoreszierende Materialien verwenden und unter UV-Licht gezeigt werden, um jenseitige Effekte zu erzielen. Bestimmte Sammlerstücke wie Edelsteine können auf diese Weise identifiziert werden. Einige Diamanten leuchten beispielsweise blau, wenn sie einer UV-Lichtquelle ausgesetzt werden.