Sådan fungerer lyspinde

Siden opfindelsen for 25 år siden, lyspinde er blevet et Halloween -hæfteklammer. De er perfekte som sikkerhedslys, fordi de er bærbare, billige, og de udsender et spøgelsesagtigt skær. Lyspinde er også ekstremt populære på rave -scenen (ligesom lette halskæder, lette briller og let reb), og de er en ideel lampe til SCUBA dykkere og campister.

Selvom det kan virke som overnaturlig magi, teknologien bag lyspinde er faktisk meget enkel. I denne artikel, vi kigger inde i en lyspind for at finde ud af, hvordan det afgiver et så stærkt lys uden pære og uden batteri.

Lys er en form for energi, som kan udsendes gennem en række forskellige processer. Disse processer omfatter:

• Glødenhed - Udstråling af lys på grund af varme (som i en almindelig pære eller en gaslygte)
• Fluorescens og phosphorescens - Emission af lys som reaktion på strålingsenergi (som i en fluorescerende pære eller et fjernsyn)
• Laser generation - Den koncentrerede lysemission ved hjælp af stimuleret emission (se Sådan fungerer lasere for detaljer).

Alle disse processer arbejder efter det samme grundprincip:En ekstern energikilde ophidser atomer, får dem til at frigive lyspartikler kaldet fotoner . Når du brænder noget, for eksempel, varmeenergi får de atomer, der udgør materialet, til at fremskynde. Når atomerne accelererer, de kolliderer med hinanden med større kraft. Hvis atomerne er spændte nok, kollisionerne vil overføre energi til nogle af atomets elektroner. Når dette sker, en elektron vil midlertidigt blive boostet til et højere energiniveau (længere væk fra atomets kerne). Når den til sidst falder tilbage til sit oprindelige niveau (tættere på kernen), den frigiver noget af sin energi i form af lette fotoner. (Se Sådan fungerer atomer og hvordan lys fungerer for mere information.)

En lyspind gør det samme grundlæggende, men den bruger en kemisk reaktion at ophidse atomerne i et materiale. Vi ser på denne reaktion i det næste afsnit.

Den kemiske reaktion

Vi så, at lyspinde bruger energi fra en kemisk reaktion til at udsende lys. Denne kemiske reaktion udløses ved at blande flere kemiske forbindelser .

Forbindelser er stoffer, der består af atomer af forskellige grundstoffer, bundet sammen i en stiv struktur. Når du kombinerer to eller flere forbindelser, de forskellige atomer kan omarrangere sig selv for at danne nye forbindelser. Afhængigt af forbindelsernes art, denne reaktion vil forårsage enten en frigivelse af energi eller en absorption af energi.

Reaktionen mellem de forskellige forbindelser i en lysstift forårsager en betydelig frigivelse af energi. Ligesom i en glødelampe, atomer i materialerne er spændte, får elektroner til at stige til et højere energiniveau og derefter vende tilbage til deres normale niveauer. Når elektronerne vender tilbage til deres normale niveauer, de frigiver energi som lys. Denne proces kaldes kemiluminesens .

Den kemiske reaktion i en lyspind involverer normalt flere forskellige trin. En typisk kommerciel lyspind indeholder en hydrogenperoxidopløsning og en opløsning indeholdende en phenyloxalatester og a fluorescerende farvestof . Her er hændelsesforløbet, når de to løsninger kombineres:

1. Hydrogenperoxidet oxiderer phenyloxalatesteren, hvilket resulterer i et kemikalie kaldet phenol og en ustabil peroxysyreester.
2. Den ustabile peroxysyreester nedbrydes, hvilket resulterer i yderligere phenol og en cyklisk peroxyforbindelse.
3. Den cykliske peroxyforbindelse nedbrydes til kuldioxid.
4. Denne nedbrydning frigiver energi til farvestoffet.
5. Elektronerne i farvestofferne hopper til et højere niveau, falder derefter ned igen, frigiver energi i form af lys.

Selve lyspinden er blot et hus til de to løsninger, der er involveret i reaktionen - i det væsentlige, det er et bærbart kemieksperiment. Dernæst ser vi, hvordan bøjning af lyspinden sætter dette eksperiment i gang.

Aktivatoren

Vi har lige set, at en lyspind er et hus til to kemiske løsninger, som afgiver lys, når de kombineres. Inden du aktiverer lyspinden, de to løsninger opbevares i separate kamre. Phenyloxalatester- og farvestofopløsningen fylder det meste af selve plastpinden. Hydrogenperoxidopløsningen, kaldet aktivator , findes i en lille, skrøbel hætteglas i midten af ​​pinden.

Når du bøjer plastikpinden, hætteglasset åbnes, og de to løsninger flyder sammen. Kemikalierne reagerer straks på hinanden, og atomerne begynder at udsende lys. Det særlige farvestof, der bruges i den kemiske opløsning, giver lyset en karakteristisk farve.

Afhængigt af hvilke forbindelser der bruges, den kemiske reaktion kan fortsætte i et par minutter eller i mange timer. Hvis du opvarmer løsningerne, den ekstra energi vil fremskynde reaktionen, og pinden lyser lysere, men i kortere tid. Hvis du afkøler lyspinden, reaktionen vil bremse, og lyset dæmpes. Hvis du vil bevare din lyspind til den næste dag, læg det i fryseren - det stopper ikke processen, men det vil trække reaktionen betydeligt ud.

Lyspinde er kun en anvendelse af et vigtigt naturfænomen - luminescens . Generelt sagt, luminescens er enhver emission af lys, der ikke er forårsaget af opvarmning. Blandt andet, luminescens bruges i fjernsyn, neonlys og glød-in-the-dark klistermærker. Det er også princippet, der tænder en ildflue og får nogle sten til at lyse efter mørke.

For at få mere at vide om lyspinde, luminescens og relaterede emner, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer lys
• Sådan fungerer sorte lys
• Sådan fungerer lysstofrør
• Sådan fungerer fjernsyn
• Sådan fungerer atomerne
• Sådan fungerer Halloween
• Hvad er forskellen mellem et fluorescerende lys og et neonlys?
• Er lysstofrør virkelig mere effektive end normale pærer?
• Hvordan fungerer glød-in-the-dark ting?
• Hvordan fungerer en fluorescerende starter?
• Hvorfor gnister Wint-O-Green Life Savers i mørket?
• Hvordan fungerer et halogenlys?

Flere store links

• Hvad får Glow Sticks til at lyse?
• Kemiluminescens -startsiden
• Hvad er det for noget ?:Light Sticks
• Ildfluer og Lightsticks