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荧光棒是怎样利用化学反应发光的?
自从20世纪70年代荧光棒发明以来,它就以易于携带、价格便宜而广受欢迎,并迅速流行。
和其他光源一样,荧光棒的发光原理也是单个原子被激发释放出光子。但与灯泡使用热量来激发原子不同,荧光棒利用的是化学反应。
荧光棒是一根存有两种液态化合物的棒子。在它被激活前,两种溶液分别装在两个不同的管中。荧光棒本身含有苯基草酸酯和染料溶液。在它中间有一个小玻璃瓶,瓶内装着被称为“激活剂”的过氧化氢溶液。
知识档案
荧光棒只是一种重要的自然现象——冷光的一种应用形式。总体说来,冷光是指只发光而不产生热的光。冷光多用于电视、霓虹灯和在黑暗中发光的荧光棒等物体中。令人惊奇的是,萤火虫发出的光竟也是冷光!
当荧光棒弯曲时,玻璃瓶被折断,两种溶液就会混合。两种化合物中的原子相互吸引,进行重新排列,形成新的化合物。
这一化学反应释放出大量能量。和白炽灯泡一样,这些物质中的原子被激发,电子跃迁至较高的能级,然后回落到正常能级。当电子回到正常能级时,会以光的形式释放出能量。这个过程叫作“化学发光”。
我们看一下具体的反应过程。
☆ 过氧化氢将苯基草酸酯氧化,形成一种叫作苯酚的化合物和不稳定的过氧酸酯。
☆ 过氧酸酯分解,形成更多的苯酚和环状过氧化合物。
☆ 环状过氧化合物分解,形成二氧化碳。
☆ 分解物将能量释放给染料。
☆ 染料原子中的电子跃迁至较高的能级,然后落回原位,以光的形式释放出能量。光的颜色是由染料的成分决定的。
根据所使用化合物的不同,这种化学反应可能持续几分钟或几个小时。如果将溶液加热,荧光棒发出的光会更强,不过持续时间很短。如果将荧光棒冷却,发出的光就会变暗。
荧光棒
荧光棒一般不用做室内照明灯,因为它们发出的光不如灯泡或荧光灯那样强烈。由于它们重量很轻、方便携带,可当作手电或玩具。