Otkako su prije 25 godina izumili, svjetlosni štapići postali su čestitka za Noć vještica. Savršena su kao sigurnosna svjetla jer su prenosiva, jeftina i odašilju sablasan sjaj. Svjetlosni štapići također su izuzetno popularni na rave sceni (kao što su lagane ogrlice, lagane naočale i lagano uže), a oni čine idealnu svjetiljku za ronioce i kampere SCUBA.
Iako se može činiti kao nadnaravna magija, tehnologija koja se krije iza svjetlosnih štapića zapravo je vrlo jednostavna. U ovom ćemo članku pogledati unutar svjetiljke kako bismo otkrili kako odašilje tako snažno svjetlo bez žarulje i bez baterije.
Svjetlost je oblik energije koji se može emitirati kroz različite procese. Ti procesi uključuju:
Svi ti procesi djeluju na istom osnovnom principu: Vanjski izvor energije pobudi atome što uzrokuje oslobađanje čestica svjetlosti fotona, Na primjer, kada nešto sagorite, toplinska energija uzrokuje ubrzavanje atoma koji čine materijal. Kad se atomi ubrzaju, sudaraju se jedan s drugim s većom silom. Ako su atomi dovoljno pobuđeni, sudari će prenijeti energiju na neki od atoma elektrona. Kad se to dogodi, elektron će biti privremeno pojačan na viši energetski nivo (dalje od jezgre atoma). Kad se na kraju spušta do svoje prvobitne razine (bliže jezgri), oslobađa dio svoje energije u obliku svjetlosnih fotona. (Pogledajte kako Atomi rade i kako Light radi za više informacija.)
Lagani štap čini istu osnovnu stvar, ali koristi a kemijska reakcija pobuđivati atome u materijalu. Mi ćemo gledati ovu reakciju u sljedećem odjeljku. -
Vidjeli smo da svjetlosni štapići koriste energiju iz kemijske reakcije za emitiranje svjetlosti. Ova se kemijska reakcija pokreće miješanjem višestrukih kemijski spojevi.
spojevi su tvari sastavljene od atoma različitih elemenata, spojenih zajedno u krutoj strukturi. Kad kombinirate dva ili više spojeva, razni atomi se mogu preurediti tako da formiraju nove spojeve. Ovisno o prirodi spojeva, ova reakcija izazvat će ili oslobađanje energije ili apsorpciju energije.
Reakcija između različitih spojeva u svijetlom štapu uzrokuje značajno oslobađanje energije. Baš kao i kod žarulje sa žarnom niti, atomi u materijalima su pobuđeni, uzrokujući da se elektroni podignu na višu energetsku razinu, a zatim se vrate u svoju normalnu razinu. Kad se elektroni vrate u normalnu razinu, oni oslobađaju energiju kao svjetlost. Taj se proces zove kemiluminiscencije.
Kemijska reakcija u svijetlom štapu obično uključuje nekoliko različitih koraka. Tipična komercijalna svjetlosna palica sadrži otopinu vodikovog peroksida i otopinu koja sadrži ester fenil oksalata i a fluorescentna boja, Evo slijeda događaja kada se dva rješenja kombiniraju:
Svjetlosni štap samo je kućište za dva rješenja koja su uključena u reakciju - u biti, to je prijenosni eksperiment kemije. Zatim ćemo vidjeti kako savijanje svjetlosnog štapa pokreće ovaj eksperiment u pokretu.
Upravo smo vidjeli da je svjetlosni štap kućište za dvije kemijske otopine, koje prilikom kombiniranja ispuštaju svjetlost. Prije aktiviranja svjetlosnog štapa, dvije otopine se drže u odvojenim komorama. Otopina estera i fenil oksalata ispunjava većinu samog plastičnog štapa. Otopina vodikovog peroksida, zvana the aktivator, nalazi se u maloj, krhkoj staklenoj bočici na sredini štapa.
Kad savijete plastični štap, staklena bočica se otvori i dvije otopine se slijevaju zajedno. Kemikalije odmah reagiraju jedna na drugu, a atomi počinju emitirati svjetlost. Posebna boja koja se koristi u kemijskoj otopini daje svjetlu karakterističnu boju.
Ovisno o tome koji se spojevi koriste, kemijska reakcija može trajati nekoliko minuta ili mnogo sati. Ako zagrijavate otopine, dodatna energija će ubrzati reakciju, a štap će svijetliti svjetlije, ali kraće vrijeme. Ako ohladite svjetlosni štap, reakcija će se usporiti i svjetlost će se prigušiti. Ako želite sačuvati svoj svjetlosni štapić za sljedeći dan, stavite ga u zamrzivač - proces neće zaustaviti, ali će znatno povući reakciju.
Zagrijavanje svjetlosnog štapa ubrzat će kemijsku reakciju, što će uzrokovati da boja ispušta svjetliji sjaj. Svjetlosni štapić s lijeve strane se aktivirao i držao na sobnoj temperaturi. Svjetlosni štapić s desne strane aktiviran je i stavljen u vrelu vodu na minutu.Svjetlosni štapići samo su jedna primjena važnog prirodnog fenomena - luminiscencija, Općenito govoreći, luminiscencija je svako zračenje svjetlosti koje nije uzrokovano zagrijavanjem. Između ostalog, luminiscencija se koristi u televizorima, neonskim svjetlima i naljepnicama sa svjetlom u mraku. To je ujedno i princip koji svijetli krijesnicu i čini da neke stijene blistaju nakon mraka.
Da biste saznali više o svjetlosnim štapovima, luminiscenciji i povezanim temama, potražite veze na sljedećoj stranici.
Svjetlosni štapići stvaraju zadivljujući neonski sjaj prije nego što se polako ugasi. Naučite o laganim štapovima, kemijskim svjetlosnim štapovima i kako djeluju.