แท่งแสงทำงานได้อย่างไร

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