Kuinka pimeässä hehku toimii?

Oletko koskaan miettinyt kuinka pimeässä hehku toimii?

Puhun materiaaleista, jotka todella hehkuvat sen jälkeen, kun sammutat valot, en niistä hehkuva mustassa valossa tai ultraviolettivaloa, joka todella muuttaa vain näkymättömän korkeaenergisen valon silmien näkemäksi alemman energian muotoon. On myös esineitä, jotka hehkuvat jatkuvien kemiallisten reaktioiden vuoksi, jotka tuottavat valoa, kuten hehkukeppien kemiluminesenssi. On myös bioluminesoivia materiaaleja, joissa hehku johtuu elävien solujen biokemiallisista reaktioista, ja hehkuvat radioaktiiviset materiaalit, joka voi säteillä fotoneja tai hehkua lämmön vuoksi. Nämä asiat hehkuvat, mutta entä hehkuvat maalit tai tähdet, jotka voit kiinni kattoon?

Tähdet ja maali ja hehkuvat muovihelmet hehku fosforoinnista. Tämä on fotoluminesenssi, jossa materiaali imee energiaa ja vapauttaa sen sitten hitaasti näkyvän valon muodossa. Loisteputket hehku samanlaisella prosessilla, mutta fluoresoivat materiaalit vapauttavat valoa sekunnin tai sekunnin murto-osissa, mikä ei ole tarpeeksi pitkä hehkuvaksi useimpiin käytännön tarkoituksiin.

Aikaisemmin suurin osa pimeässä hehkuvista tuotteista tehtiin sinkkisulfidilla. Yhdiste absorboi energiaa ja vapautti sen sitten hitaasti ajan myötä. Energia ei ollut oikeastaan ​​jotain mitä voisit nähdä, joten lisättiin lisää kemikaaleja nimeltä fosforit parantamaan hehkua ja lisäämään väriä. Fosforit ottavat energian ja muuntavat sen näkyvään valoon.

Nykyaikainen pimeässä hehku käyttää strontiumaluminaattia sinkkisulfidin sijasta. Se varastoi ja vapauttaa noin 10 kertaa enemmän valoa kuin sinkkisulfidi ja sen hehku kestää kauemmin. Harvinaisten maametallien europiumia lisätään usein parantamaan hehkua. Nykyaikaiset maalit ovat kestäviä ja vedenkestäviä, joten niitä voidaan käyttää ulkokoristeisiin ja kalastus vieheisiin eikä vain koruja ja muovi tähtiä.

On kaksi pääasiallista syytä, miksi pimeässä hehkuva aine hehkuu enimmäkseen vihreällä. Ensimmäinen syy on se, että ihmisen silmä on erityisen herkkä vihreälle valolle, joten vihreä näyttää meiltä kirkkaimmalta. Valmistajat valitsevat vihreää fosforia, jotta saadaan kirkkain näkyvä hehku.

Toinen syy vihreään on yleinen väri, koska yleisin edullinen ja myrkytön fosfori hehkuu vihreänä. Vihreä fosfori hehkuu myös pisimmin. Se on yksinkertaista turvallisuutta ja taloudellisuutta!

Jossain määrin on olemassa kolmas syy vihreä on yleisin väri. Vihreä fosfori voi absorboida monenlaisia ​​aallonpituuksia valoa tuottamaan hehkua, joten materiaali voidaan ladata auringonvalossa tai voimakkaassa sisävalossa. Monet muut fosforien värit vaativat toimimaan erityisiä valon aallonpituuksia. Yleensä tämä on ultraviolettivaloa. Jotta nämä värit toimisivat (esimerkiksi violetti), sinun on altistettava hehkuva materiaali UV-valolle. Itse asiassa jotkut värit menettävät varauksensa altistettuna auringonvalolle tai päivänvalolle, joten niiden käyttäminen ei ole yhtä helppoa tai hauskaa. Vihreä on helppo ladata, pitkäikäinen ja kirkas.

Moderni vesisinisenvärinen kilpailee kuitenkin vihreällä kaikilla näillä näkökohdilla. Värit, jotka joko vaativat tietyn aallonpituuden lataamiseksi, eivät hehku kirkkaasti tai tarvitsevat usein latausta, ovat punainen, violetti ja oranssi. Uusia fosforia kehitetään aina, joten voit odottaa jatkuvia parannuksia tuotteissa.

Termoluminesenssi on valon vapautumista lämmityksestä. Pohjimmiltaan riittävän suuri infrapunasäteily absorboi valoa näkyvälle alueelle. Yksi mielenkiintoinen termoluminesenssimateriaali on klorofoni, eräänlainen fluoriitti. Jotkut kloorifaanit voivat hehkua pimeässä vain altistuessa kehon kuumuudelle!

Jotkut fotoluminesenssimateriaalit hehkuvat triboluminesenssista. Materiaaliin kohdistuva paine antaa tällöin fotonien vapauttamiseen tarvittavan energian. Prosessin uskotaan johtuvan staattisten sähkövarausten erottumisesta ja liittymisestä toisiinsa. Esimerkkejä luonnollisista triboluminesoivista materiaaleista ovat sokeri, kvartsi, fluoriitti, akaatti ja timantti.

Vaikka suurin osa pimeässä hehkuvat materiaalit luottaa fosforesenssiin, koska hehku kestää kauan (tunteja tai jopa päiviä), tapahtuu muita luminoivia prosesseja. Fluoresenssin, termoluminesenssin ja triboluminesenssin lisäksi on olemassa myös radioluminesenssi (säteily valon lisäksi absorboi ja vapautuu fotoneina), kiteinen luminesenssi (valo vapautuu kiteytymisen aikana) ja sonoluminesenssi (ääniaaltojen absorptio johtaa valoon release).

• Franz, Karl A.; Kehr, Wolfgang G.; Siggel, Alfred; Wieczoreck, Jürgen; Adam, Waldemar (2002). "Luminesoivat materiaalit" Ullmannin kemian tietosanakirja. Wiley-VCH. Weinheim. doi: 10.1002 / 14356007.a15_519
• Roda, Aldo (2010). Kemiluminesenssi ja bioluminesenssi: menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus. Kuninkaallinen kemian yhdistys.
• Zitoun, D.; Bernaud, L.; Manteghetti, A. (2009). Pitkäkestoisen fosforin synteesi mikroaaltouunilla. J. Chem. Educ. 86. 72-75. doi: 10.1021 / ed086p72