Triboluminescens av vintergröna livräddande godisar

Under flera decennier har människor spelat i mörkret med triboluminescence med vintergrönsmakade Lifesavers godis. Tanken är att bryta den hårda, munkformade godisen i mörkret. Vanligtvis tittar en person i en spegel eller kikar in i en partners mun medan han krossar godisen för att se de resulterande blå gnistorna.

• vintergröna hårda godisar (t.ex. Wint-o-Green Lifesavers)
• tänder, hammare eller tång

Du kan använda valfritt av ett antal hårda godisar för att se triboluminescens, men effekten fungerar bäst med vintergrönsaker med godis eftersom vintergrön oljefluorescens förstärker ljuset. Välj en hård, vit godis, eftersom de flesta klara hårda godis inte fungerar bra.

För att se effekten:

• Torka munnen med en pappershandduk och kross godisen med tänderna. Använd en spegel för att se ljus från din egen mun eller se någon annan tugga godis i mörkret.
• Placera godisen på en hård yta och krossa den med en hammare. Du kan också krossa den under en klar plastplatta.
• Krossa godisen i käftarna på ett tång

Du kan fånga ljuset med en mobiltelefon som fungerar bra i svagt ljus eller en kamera på ett stativ med ett högt ISO-nummer. Videon är förmodligen enklare än att ta en stillbild.

Triboluminescence är lätt som produceras medan du slår eller gnider två bitar av ett speciellt material tillsammans. Det är i grunden lätt från friktion, eftersom termen kommer från det grekiska tribeinsom betyder "att gnugga" och det latinska prefixet lumin, vilket betyder "ljus". I allmänhet uppstår luminescens när energi matas in i atomer från värme, friktion, elektricitet eller andra källor. Elektronerna i atomen absorberar denna energi. När elektronerna återgår till sitt vanliga tillstånd frigörs energin i form av ljus.

Spektrumet i ljuset som produceras från triboluminescensen av socker (sackaros) är detsamma som spektret av blixtnedslag. Blixten härstammar från ett flöde av elektroner som passerar genom luften och spänner upp elektronerna av kvävemolekyler (den primära komponenten i luften), som avger blått ljus när de släpper sin energi. Triboluminescens av socker kan betraktas som blixtnedslag i mycket liten skala. När en sockerkristall är stressad separeras de positiva och negativa laddningarna i kristallen, vilket genererar en elektrisk potential. När tillräckligt med laddning har samlats hoppar elektronerna över en sprick i kristallen och kolliderar med spännande elektroner i kvävemolekylerna. Det mesta av ljuset som släpps ut av kvävet i luften är ultraviolett, men en liten fraktion finns i det synliga området. För de flesta människor verkar utsläppet blåvit, även om vissa människor uppfattar en blågrön färg (människans färgvision i mörkret är inte särskilt bra).

Utsläppen från vintergrön godis är mycket ljusare än sackaros enbart eftersom vintergrön smak (metylsalicylat) är fluorescerande. Metylsalicylat absorberar ultraviolett ljus i samma spektralregion som de utsläpp som bildas av sockret. Metylsalicylatelektronerna blir upphetsade och avger blått ljus. Mycket mer av vintergrönemissionen än den ursprungliga sockerutsläppet är i det synliga området i spektrumet, så vintergrönt ljus verkar ljusare än sackarosljus.

Triboluminescens är relaterat till piezoelektricitet. Piezoelektriska material genererar en elektrisk spänning från separationen av positiva och negativa laddningar när de pressas eller sträckes. Piezoelektriska material har i allmänhet en asymmetrisk (oregelbunden) form. Sackarosmolekyler och kristaller är asymmetriska. En asymmetrisk molekyl förändrar sin förmåga att hålla i elektroner när den pressas eller sträckes, vilket förändrar dess elektriska laddningsfördelning. Asymmetriska, piezoelektriska material är mer benägna att vara triboluminescerande än symmetriska ämnen. Cirka en tredjedel av kända triboluminescerande material är emellertid inte piezoelektriska och vissa piezoelektriska material är inte triboluminescerande. Därför måste en ytterligare egenskap bestämma triboluminescens. Föroreningar, störningar och defekter är också vanliga i triboluminescerande material. Dessa oegentligheter eller lokala asymmetrier gör det också möjligt att samla in en elektrisk laddning. De exakta orsakerna till att vissa material visar triboluminescens kan vara olika för olika material, men det är det sannolikt att kristallstruktur och föroreningar är primära determinanter för huruvida ett material är eller inte triboluminescent.

Wint-O-Green Livräddare är inte de enda godisarna som uppvisar triboluminescens. Vanliga sockerbitar fungerar, liksom nästan alla opaka godisar gjorda med socker (sackaros). Transparent godis eller godis tillverkad med konstgjorda sötningsmedel fungerar inte. De flesta tejper släpper också ut ljus när de har rivit bort. Amblygonit, kalcit, feldspar, fluorit, lepidolit, glimmer, pektolit, kvarts och sfalerit är alla mineraler som är kända för att uppvisa triboluminescens när de slås, gnuggas eller repas. Triboluminescens varierar mycket från ett mineralprov till ett annat, så att det kan vara obemärkt. Sphalerit- och kvartsprover som är genomskinliga snarare än transparenta, med små sprickor i hela berget, är de mest pålitliga.

Det finns flera sätt att observera triboluminiscens hemma. Som jag har nämnt, om du har vintergrönsmakade livräddare redo, gå in i ett mycket mörkt rum och kross godisen med en tång eller en murbruk och stöt. Att tugga godisen när du tittar på dig själv i en spegel fungerar, men fukten från saliv minskar eller eliminerar effekten. Att gnugga två sockerbitar eller bitar av kvarts eller roskvarts i mörkret kommer också att fungera. kliar sig kvarts med en stålstift kan också visa effekten. Håller även fast det mest självhäftande band kommer att visa triboluminescens.

För det mesta är triboluminescens en intressant effekt med få praktiska tillämpningar. Men att förstå dess mekanismer kan hjälpa till att förklara andra typer av luminescens, inklusive bioluminescens i bakterier och jordbävningsljus. Triboluminescerande beläggningar kan användas i fjärravkänningsapplikationer för att signalera mekaniskt fel. En referens säger att forskning pågår för att tillämpa triboluminescerande blixtar för att känna bilkrascher och blåsa upp kuddar.