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萬聖節常見的螢光棒,折一下為什麼就會發光?

文/Tr.Vivi 親子科學 | Vivi 老師

Tr.Vivi 親子科學・科學解答

螢光棒利用的是「化學發光」:化學反應產生的能量,直接被轉換成光。 折彎螢光棒時,裡面的細玻璃管會破裂,原本分開保存的化學物質開始混合並反應。反應產生的能量會傳給螢光染料,使染料進入「激發態」;當它回到較低能量的狀態時,就會把能量以光的形式放出來。

萬聖節、演唱會或夜間活動中,常會看到一折就開始發亮的螢光棒。

它裡面沒有電池,也不需要先拿去照燈。發亮所需要的能量,就藏在螢光棒裡的化學物質中。

折一下螢光棒,到底打破了什麼?

螢光棒看起來只有一根塑膠管,裡面其實還藏著一根很細的玻璃管。

常見的設計會把過氧化氫放在內部玻璃管中,外面的溶液則含有草酸酯類化合物和螢光染料。平常兩邊分開保存,所以不會持續反應。

當我們把螢光棒折彎,裡面的玻璃管就會破裂。兩種溶液混合後,化學反應才真正開始。

化學反應怎麼變成看得見的光?

化學反應會先形成能量較高的中間產物,再把能量傳給螢光染料。

染料分子得到這些能量後,會進入能量較高的「激發態」。但這個狀態並不穩定,很快就會回到較低能量的狀態,同時把多出的能量以光的形式釋放。

這種由化學反應提供能量而發光的現象,就叫做「化學發光」。

所以螢光棒不需要把材料燒到很高溫,也不需要電池供電,就能持續發出光。

為什麼螢光棒可以有不同顏色?

顏色主要由螢光棒裡使用的螢光染料決定。

不同染料在得到能量後,能放出的光波長不同,因此可以製作出綠色、黃色、紅色、藍色等不同顏色的螢光棒。

也就是說,負責提供能量的化學反應可以很相似,但只要換掉接受能量的染料,最後看到的顏色就可能跟著改變。

參考資料

  1. 國立臺灣科學教育館|耀眼四射-螢光棒的發光亮度探討
  2. American Chemical Society|Chemistry That Glows
  3. Chemical & Engineering News|What are glow sticks, and what’s the chemical reaction that makes them light up?
  4. Journal of Chemical Education|The Effects of Temperature on Lightsticks

本文由 Tr.Vivi 親子科學原創整理,引用請註明出處:Tr.Vivi 親子科學(trvivi.com)。

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