แท่งแสงทำงานได้อย่างไร

             แท่งแสง(light  sticks)  ถูกประดิษฐ์ขึ้นมาเมื่อประมาณ  25  ปีก่อน  มันเป็นแท่งที่เปล่งแสงได้   เมื่อก่อนนำไปใช้ในงานฮาโลวีน เพราะแสงที่เปล่งออกมาดูน่ากลัว ลึกลับ  และไม่มีความร้อนด้วย   มันเปล่งแสงได้อย่างไร  แสงของมันเหมือนกับแสงของหลอดไฟหรือหลอดนีออนหรือไม่   ถ้าไม่เหมือนมันแตกต่างกันอย่างไร   นักฟิสิกส์ไขปริศนาให้กับคุณ  

 

            แสงเป็นพลังงานรูปหนึ่ง  ซึ่งเกิดจากกระบวนการหลากหลาย ดังเช่น

  • Incandescene   คือการเปล่งแสงสว่างออกมาเนื่องจากอุณหภูมิสูง   จนสว่างจ้า

  • Fluorescene   สมบัติหลายอย่าง  เช่นการละลายของควินินซัลเฟต  น้ำมันพาราฟิน   สารละลายฟลอเรสเซอิน   ซึ่งดูดกลืนแสงความยาวคลื่นขนาดหนึ่ง  (คือสีหนึ่งในสเปคตรัมแสงที่มองเห็นได้)  แล้วเปล่งแสงความยาวคลื่นอีกอย่างหนึ่ง  หรืออีกสีหนึ่งออกมา

  • Phosphorescene  การเรืองแสงแบบหนึ่งซึ่งสารอย่างหนึ่งเปล่งแสง มีความยาวคลื่นขนาดหนึ่งออกมา ภายหลังได้ดูดกลืนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า  ต่างกับ  Fluorescene  ที่การเรืองแสงแบบนี้อาจมีอยู่ได้เป็นเวลานานภายหลังการ  excitation  แล้ว

  • Laser   แสงเลเซอร์ได้มาจากการกระตุ้นอะตอมให้ปลดปล่อยแสงออกมา

           ทุกกระบวนการของการเกิดแสง  ล้วนอาศัยหลักพื้นฐานเดียวกัน   คือได้รับพลังงานมาจากภายนอก  ไปกระตุ้นให้อะตอมปลดปล่อยพลังงานออกมา  เป็นรูปของพลังงานโฟตรอน หรือแสง    เมื่อคุณเผาสารบางชนิด  อะตอมภายในของสารนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สูงขึ้น   และชนกับอะตอมอื่น  จนอิเล็กตรอนที่โคจรอยูรอบนิวเคลียสของอะตอมยกระดับชั้นพลังงานขึ้น   และเมื่อการชนของอิเล็กตรอนหยุดลง   อิเล็กตรอนจะลดระดับของชั้นพลังงานลง และปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสงหรือโฟตรอน

           แท่งแสง สามารถให้แสงออกมาได้ ก็ใช้หลักอันเดียวกันกับที่ได้อธิบายข้างบน    โดยพลังงานจากภายนอก  ได้มาจากปฏิกิริยาเคมี   ปฏิกิริยาที่อาศัยเคมีนี้ มีชื่อเรียกว่า  chemilumenescene  

           ปฏิกิริยาเคมีนี้เกิดจาก  สารละลาย  ไฮโดรเจนเพอออกไซด์  (H2O2)  ผสมเข้ากับสารละลาย  ฟินิล ออกซาเลท  เอสเทอร์  ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดจากสารละลายทั้งสองหลังจากมาผสมกัน  จะมีพลังงานปลดปล่อยออกมา เพื่อไปกระตุ้นให้อะตอมของเม็ดสี  เลื่อนพลังงานขึ้นสู่ระดับที่สูงขึ้น  และเมื่อมันลดระดับพลังงานลงมามันจะปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นรูปของแสง

 

ก่อนที่จะเปล่งแสง

        ภายในหลอดพลาสติกจะแยกออกเป็น 2 ส่วน  ส่วนแรกใส่สารละลายไฮโดรเจนเพอออกไซด์  ส่วนที่สองเป็นแท่งแก้วอยู่ภายในหลอดพลาสติก  ภายในใส่สารละลาย  ฟีนิล  ออกซาเลท  เอสเทอร์  ตอนนี้ยังไม่มีการเปล่งแสง   เมื่อคุณงอหลอดพลาสติก  จนหลอดแก้วภายในแตก  ทำให้สารละลายทั้งสองผสมกัน  เม็ดสีจะเปล่งแสงออกมา  ระยะเวลาการเปล่งแสง  ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก    ถ้าคุณให้ความร้อนจากภายนอก  ความสว่างของหลอดไฟจะมากขึ้น  แต่ระยะเวลาการสว่างจะสั้นลง  แต่ถ้าคุณไปทำในห้องแอร์หรือห้องเย็น  ความสว่างจะน้อยลง  แต่ระยะเวลาการสว่างจะมากขึ้น    

         ครั้งต่อไปถ้าคุณจะงอแท่งแสงแล้วละก็  อย่าลืมนำความรู้นี้ไปทดลองดูด้วยนะครับ

   

เรียบเรียงจาก   How  stuffworks   light-stick

   

 

 

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

ธรรมชาติมหัศจรรย์