Comment fonctionnent les lumières noires
Les lumières noires ont certainement été utilisées dans les expositions d'Halloween, les musées scientifiques et les parcs d'attractions. Les lumières noires peuvent avoir une apparence similaire aux ampoules fluorescentes ou à incandescence standard, mais elles fonctionnent très différemment. Les dents blanches, les vêtements et autres objets brillent dans le noir lorsque vous en allumez un.
Par exemple, une affiche fluorescente brillera brillamment si une lumière noire est projetée dessus dans un espace noir. Vous avez peut-être également vu des papiers qui, lorsqu'ils sont éclairés par une lumière noire, épelent un message lumineux mais semblent être vides à la lumière normale. Les tampons manuels utilisés par de nombreux parcs à thème sont indétectables à moins que vous ne les voyiez sous une lumière noire.
Nous apprendrons tout ce qu'il y a à savoir sur cette situation dans cet article. De plus, nous examinerons certaines utilisations intrigantes de la lumière noire et découvrirons pourquoi certains objets brillent lorsqu'ils sont exposés à la lumière noire, mais pas d'autres.
"Lumière noire": qu'est-ce que c'est?
Dans un environnement d'obscurité totale, une ampoule noire émettra une teinte violette lorsqu'elle est allumée. L'ampoule produit également de la lumière ultraviolette, que vous ne pouvez pas voir.
La lumière visible a un spectre qui s'étend du rouge à l'orange, du jaune, du vert et du bleu au violet dans nos yeux. la lumière ultraviolette, qui est au-dessus du violet, nous est invisible. Les effets des rayons UV sur la peau humaine sont abordés dans l'article Comment fonctionnent les coups de soleil et le bronzage. La lumière UVA, qui est moins nocive que la lumière UVB, est produite par une ampoule à lumière noire.
Les phosphores sont ce qui fait briller les choses sous une lumière noire, que ce soit sur une affiche fluorescente, un tampon invisible ou un T-shirt blanc fraîchement nettoyé.
Tout matériau qui réagit au rayonnement en émettant de la lumière visible est appelé luminophore. Un luminophore transforme l'énergie du rayonnement UV d'une lumière noire en lumière visible.
Nous examinerons les rôles des luminophores à la fois dans l'éclairage fluorescent conventionnel et dans l'éclairage noir dans la section qui suit.
Une ampoule fluorescente avec quelques modifications importantes constitue la conception traditionnelle de la lumière noire. En faisant passer de l'électricité dans un tube contenant un gaz inerte et une petite quantité de mercure, les lampes fluorescentes produisent de la lumière. (Pour plus de détails, voir Fonctionnement des lampes fluorescentes.)
Les atomes de mercure libèrent de l'énergie sous forme de photons lumineux lorsqu'ils sont stimulés. Certains des photons qu'ils produisent sont de la lumière visible, mais la majorité d'entre eux se situent dans la gamme de longueurs d'onde ultraviolettes (UV). Les lampes fluorescentes doivent transformer cette énergie en lumière visible car les longueurs d'onde de la lumière UV sont invisibles à l'œil humain. Ils le font en recouvrant l'extérieur du tube avec du phosphore.
Lorsqu'ils sont exposés à la lumière, les luminophores émettent de la lumière, appelée fluorescence. L'un des électrons de l'atome de phosphore monte à un niveau d'énergie plus élevé lorsqu'un photon le frappe, ce qui fait vibrer l'atome et produit de la chaleur. L'électron libère de l'énergie sous la forme d'un autre photon lorsqu'il revient à son niveau habituel. En raison de la perte d'énergie sous forme de chaleur, ce photon est moins énergétique que le photon initial. La lumière émise par une lampe fluorescente est visible car le luminophore produit une lumière blanc cassé visible.
C'est aussi ainsi que fonctionnent les feux noirs. Les lumières noires existent en deux variétés distinctes, mais elles fonctionnent essentiellement de la même manière.
Essentiellement, une lumière noire à tube est une lampe fluorescente avec un revêtement de phosphore alternatif. Semblable à la façon dont le luminophore d'une lampe fluorescente absorbe le rayonnement UV et génère de la lumière visible, ce revêtement absorbe la lumière UV-B et UV-C dangereuse à ondes courtes et émet de la lumière UV-A. Seuls les rayons UV-A bénins à ondes longues et une petite quantité de lumière visible bleue et violette finissent par passer puisque le tube de verre "noir" lui-même filtre la majorité de la lumière visible.
Semblable à une ampoule domestique ordinaire, une ampoule noire à incandescence utilise des filtres de lumière pour bloquer la lumière du filament chauffé. Tout sauf le rayonnement infrarouge et UV-A (et une petite quantité de lumière visible) est absorbé par celui-ci.
Semblable à la façon dont la lumière UV dans une lampe fluorescente réagit avec le revêtement de phosphore, il en va de même pour la lumière UV qui est libérée dans ces deux systèmes d'éclairage. Tant que la lumière UV brille sur les luminophores externes, ils brilleront.
Les types d'articles contenant des luminophores sont abordés dans la section suivante, ainsi que certaines applications intrigantes pour les lumières noires.
Des phosphores peuvent être trouvés partout si vous passez la nuit entière à vous promener avec une lumière noire portable. De nombreux phosphores se trouvent naturellement, par exemple dans vos dents et vos ongles. Plusieurs peintures, tissus et polymères, ainsi que des écrans de télévision, contiennent des phosphores en quantités importantes. La majorité des articles de couleur fluorescente, y compris les surligneurs, contiennent des phosphores, qui sont également présents dans tous les produits qui brillent dans l'obscurité. Une peinture spéciale à la lumière noire qui éclaire dans plusieurs teintes est utilisée dans les clubs et les parcs à thème. Un stylo à lumière noire invisible, un revêtement de sol à lumière noire fluorescente, des bulles de lumière noire fluorescente et même un gel capillaire à lumière noire fluorescente sont tous disponibles à l'achat.
Les lumières noires ont diverses utilisations utiles en plus de rendre les affiches fluorescentes et les individus superbes. Par exemple:
Ils sont utilisés par les évaluateurs pour identifier les fraudes antiques. Contrairement à la plupart des peintures antérieures, de nombreuses peintures modernes contiennent des phosphores qui brillent sous une lumière noire.
Ils injectent une petite quantité de colorant fluorescent dans l'alimentation en carburant et l'éclairent avec une lumière noire, permettant aux réparateurs de les utiliser pour localiser des fuites invisibles dans les machines. En mélangeant un colorant fluorescent avec le réfrigérant, ils pourraient être en mesure de trouver une fuite invisible dans un climatiseur, par exemple. Les lumières noires peuvent être utilisées pour repérer les fausses devises.
Ils peuvent être utilisés par les forces de l'ordre pour repérer les faux billets. Les plus gros billets émis par les États-Unis et de nombreux autres pays ont une bande fluorescente invisible qui ne peut être vue qu'à la lumière noire.
Ils sont utilisés par les parcs d'attractions et les clubs pour reconnaître les tampons à main fluorescents invisibles pour la rentrée. Ils sont utilisés par les experts médico-légaux pour examiner les scènes de crime. Par exemple, ils utilisent fréquemment un colorant fluorescent pour saupoudrer sous une lumière noire afin d'identifier les empreintes digitales. Il est ainsi plus simple de distinguer les empreintes digitales de la saleté à proximité. Le sperme et d'autres fluides biologiques qui brillent naturellement peuvent être vus sous des lumières noires.
La majorité de ces applications, ainsi que des dizaines d'autres, ont une chose en commun : les lumières noires rendent visible l'invisible ou isolent un produit chimique particulier de son environnement. Il existe de nombreuses circonstances dans lesquelles vous pouvez utiliser ce phénomène, si vous y réfléchissez un peu. Les possibilités sont pratiquement illimitées !
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