Warum verblassen Kassenzettel?

Um die Frage zu beantworten, muss man sich zuerst überlegen, warum die aufgedruckte Schrift auf den Kassenzetteln ursprünglich schwarz erscheint. Die aufgetragene Druckerschwärze enthält sogenannte Farbmittel (Farbstoffe und Pigmente), die das einfallende sichtbare Licht absorbieren. Im Gegensatz zum weißen Papier reflektiert die Druckerschwärze das Licht daher nicht, weshalb wir sie als schwarz wahrnehmen. Die Farbmittel absorbieren aber nicht nur sichtbares, sondern auch ultraviolettes (UV) Licht, das besonders energiereich ist.

Was bedeutet hier energiereich? Nach der Quantentheorie ist die Energie im Licht nicht beliebig verteilt, sondern tritt in einzelnen Energiepaketen, den sogenannten Photonen, auf. Beim UV-Licht enthält jedes Photon eine besonders hohe Energie. Das ist natürlich im Verhältnis zu sehen: Für unseren menschlichen Maßstab ist die Energie eines einzelnen UV-Photons unvorstellbar klein, aber für ein Molekül aus einer begrenzten Anzahl von Atomen ist sie ganz beträchtlich. Die Energie ist nämlich so hoch, das sie nach der Absorption des Photons durch das Farbmittel-Molekül zu seinem Auseinanderbrechen führen kann. Um das zu verhindern, muss das Farbmittel-Molekül die aufgenommene Energie möglichst schnell an seine Umgebung abgeben, was durch Schwingungen auch geschieht. Die Lichtenergie wird so letztlich in Wärme umgewandelt – wir alle wissen ja, dass besonders schwarze Gegenstände, also solche, die viel Licht absorbieren, in der Sonne schnell warm werden.

Obwohl die verwendeten Farbmittel die durch Lichtabsorption aufgenommene Energie sehr effizient wieder abgeben können, läuft dieser Prozess doch nicht mit absoluter Perfektion ab. Wenn der Kassenzettel länger in der Sonne liegt und die Farbmittel-Moleküle damit einem Dauerbeschuss durch energiereiche UV-Photonen ausgesetzt sind, werden sie nach und nach zerstört und können dann kein Licht mehr absorbieren: Die schwarze Farbe verblasst.

Verwandte Phänomene sind im Alltag weitverbreitet, beispielsweise das Bleichen von Wäsche in der Sonne oder das Ausbleichen von Haar im Sommer. Die Wirkung von UV-Licht in hoher Dosierung kann man beim Sonnenbrand auch direkt auf der Haut spüren. Anders als der Kassenzettel kann der menschliche Organismus darauf aber glücklicherweise durch die verstärkte Herstellung von Pigmenten reagieren. Die Haut wird dann dunkler statt heller…