Triboluminescencja cukierków Wintergreen Lifesaver

Przez kilka dziesięcioleci ludzie bawili się w ciemności z triboluminescencją przy użyciu słodyczy Wintergreen o smaku Lifesavers. Chodzi o to, aby w ciemności rozbić twardy cukierek w kształcie pączka. Zwykle osoba patrzy w lustro lub zagląda do ust partnera, chrupiąc cukierki, aby zobaczyć powstałe niebieskie iskry.

• Wintergreen Hard Candy (np. Wint-o-Green Lifesavers)
• zęby, młotek lub szczypce

Możesz użyć dowolnego z wielu twardych cukierków, aby zobaczyć triboluminescencję, ale efekt działa najlepiej z cukierkami o smaku wintergrinowym, ponieważ fluorescencja olejku wintergrinowego poprawia światło. Wybierz twardy, biały cukierek, ponieważ większość przezroczystych twardych cukierków nie działa dobrze.

Aby zobaczyć efekt:

• Wytrzyj usta ręcznikiem papierowym i chrupiąc cukierki zębami. Użyj lustra, aby zobaczyć światło z własnych ust lub obserwuj, jak ktoś inny żuje cukierki w ciemności.
• Połóż cukierki na twardej powierzchni i rozbij je młotkiem. Możesz również zmiażdżyć go pod przezroczystą plastikową płytką.
• Zmiażdż cukierki w szczękach szczypiec

Możesz uchwycić światło za pomocą telefonu komórkowego, który działa dobrze w słabym świetle lub aparatu na statywie, używając wysokiego numeru ISO. Wideo jest prawdopodobnie łatwiejsze niż robienie zdjęć.

Triboluminescencja powstaje przy jednoczesnym uderzaniu lub pocieraniu razem dwóch kawałków specjalnego materiału. Zasadniczo jest lekki od tarcia, ponieważ termin ten pochodzi od greckiego plemię, co oznacza „pocierać” i przedrostek łaciński lumin, co oznacza „światło”. Zasadniczo luminescencja występuje, gdy energia jest wprowadzana do atomów z ciepła, tarcia, elektryczności lub innych źródeł. Elektrony w atomie pochłaniają tę energię. Kiedy elektrony powracają do normalnego stanu, energia jest uwalniana w postaci światła.

Widmo światła wytwarzanego z triboluminescencji cukru (sacharozy) jest takie samo jak widmo błyskawicy. Błyskawica powstaje z przepływu elektronów przepływających przez powietrze, pobudzając elektrony cząsteczek azotu (główny składnik powietrza), które emitują niebieskie światło, gdy uwalniają swoją energię. Triboluminescencję cukru można uznać za błyskawicę na bardzo małą skalę. Gdy stresuje się kryształ cukru, ładunki dodatnie i ujemne w krysztale są oddzielane, generując potencjał elektryczny. Po zgromadzeniu wystarczającej ilości elektronów przeskakuje przez pęknięcie w krysztale, zderzając się z ekscytującymi elektronami w cząsteczkach azotu. Większość światła emitowanego przez azot w powietrzu to promieniowanie ultrafioletowe, ale niewielka część znajduje się w obszarze widzialnym. Dla większości ludzi emisja wydaje się niebiesko-biała, chociaż niektórzy dostrzegają niebiesko-zielony kolor (widzenie ludzkich barw w ciemności nie jest zbyt dobre).

Emisja z wintergrinowych cukierków jest znacznie jaśniejsza niż sama sacharoza, ponieważ wintergrinowy smak (salicylan metylu) jest fluorescencyjny. Salicylan metylu pochłania światło ultrafioletowe w tym samym obszarze spektralnym, co emisje błyskawicy generowane przez cukier. Elektrony salicylanu metylu ulegają wzbudzeniu i emitują niebieskie światło. Znacznie więcej emisji wintergrinowej niż pierwotna emisja cukru znajduje się w widzialnym obszarze widma, więc światło zimozielone wydaje się jaśniejsze niż światło sacharozy.

Triboluminescencja jest związana z piezoelektrycznością. Materiały piezoelektryczne wytwarzają napięcie elektryczne z rozdziału ładunków dodatnich i ujemnych, gdy są ściśnięte lub rozciągnięte. Materiały piezoelektryczne mają na ogół asymetryczny (nieregularny) kształt. Cząsteczki i kryształy sacharozy są asymetryczne. Cząsteczka asymetryczna zmienia swoją zdolność do zatrzymywania elektronów po ściśnięciu lub rozciągnięciu, zmieniając w ten sposób rozkład ładunku elektrycznego. Asymetryczne materiały piezoelektryczne są bardziej prawdopodobne na triboluminescencję niż substancje symetryczne. Jednak około jedna trzecia znanych materiałów triboluminescencyjnych nie jest piezoelektryczna, a niektóre materiały piezoelektryczne nie są triboluminescencyjne. Dlatego dodatkowa cecha musi determinować triboluminescencję. Zanieczyszczenia, zaburzenia i wady są również powszechne w materiałach triboluminescencyjnych. Te nieregularności lub zlokalizowane asymetrie pozwalają również na gromadzenie ładunku elektrycznego. Dokładne powody, dla których poszczególne materiały wykazują triboluminescencję, mogą być różne dla różnych materiałów, ale tak jest prawdopodobne jest, że struktura krystaliczna i zanieczyszczenia są głównymi wyznacznikami tego, czy materiał jest triboluminescencyjny.

Wint-O-Green Lifesavers to nie jedyne cukierki, które wykazują triboluminescencję. Zwykłe kostki cukru będą działać, podobnie jak prawie każde nieprzezroczyste cukierki wykonane z cukru (sacharozy). Przezroczyste cukierki lub cukierki wykonane przy użyciu sztucznych słodzików nie będą działać. Większość taśm samoprzylepnych emituje również światło po oderwaniu. Amblygonit, kalcyt, skalenie, fluoryt, lepidolit, mika, pektolit, kwarc i sfaleryt to wszystkie minerały, o których wiadomo, że wykazują triboluminescencję po uderzeniu, przetarciu lub zadrapaniu. Triboluminescencja różni się znacznie między próbkami minerałów, tak że może być nieobserwowalna. Najbardziej niezawodne są próbki sfalerytu i kwarcu, które są raczej półprzezroczyste niż przezroczyste, z małymi pęknięciami w skale.

Istnieje kilka sposobów obserwacji triboluminescencja w domu. Jak już wspomniałem, jeśli masz pod ręką ratowników o smaku zimozielonym, wejdź do bardzo ciemnego pokoju i zmiażdż cukierki szczypcami lub moździerzem i tłuczkiem. Żucie cukierków podczas oglądania się w lustrze będzie działać, ale wilgoć ze śliny zmniejszy lub wyeliminuje efekt. Działa również pocieranie dwóch kostek cukru lub kawałków kwarcu lub kwarcu różowego w ciemności. Drapanie kwarc ze stalową szpilką może również wykazywać efekt. Również przyklejanie / odklejanie większości kleju taśmy wyświetli triboluminescencję.

W przeważającej części triboluminescencja jest interesującym efektem z kilkoma praktycznymi zastosowaniami. Jednak zrozumienie jego mechanizmów może pomóc wyjaśnić inne rodzaje luminescencji, w tym bioluminescencja w bakteriach i światłach trzęsienia ziemi. Powłoki triboluminescencyjne mogą być stosowane w aplikacjach teledetekcji w celu sygnalizowania awarii mechanicznej. W jednym z odniesień stwierdzono, że trwają badania nad zastosowaniem błysków triboluminescencyjnych do wykrywania wypadków samochodowych i napełniania poduszek powietrznych.