Τριβολοφωταύγεια Ορισμός και Παραδείγματα – Ψυχρό φως

Τριβολοφωταύγεια είναι ένας τύπος φωταύγειας όπου ένα υλικό παράγει φως από τριβή, σύνθλιψη ή άλλο σχίσιμο. Η λέξη προέρχεται από ελληνικές και λατινικές λέξεις, που ουσιαστικά σημαίνει «φως από τρίψιμο». Απλά παραδείγματα τριβολοφωταύγειας περιλαμβάνουν το μπλε φως από τη σύνθλιψη μιας χειμωνιάτικης καραμέλας ή το κίτρινο φως από το τρίψιμο κρυστάλλων χαλαζία μεταξύ τους.

Ρίξτε μια πιο προσεκτική ματιά στον τρόπο λειτουργίας της τριβολοφωταύγειας και εξερευνήστε εύκολους τρόπους με τους οποίους μπορείτε να τη δείτε.

Πώς λειτουργεί η τριβολοφωταύγεια

Υπάρχουν μερικοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους ένα υλικό παράγει φως όταν είναι σχισμένο ή σπασμένο. Πρώτον, η μηχανική καταπόνηση δίνει στα ηλεκτρόνια ενέργεια. Όταν τα διεγερμένα ηλεκτρόνια επιστρέφουν σε πιο σταθερή κατάσταση, απελευθερώνουν φως. Ένας άλλος μηχανισμός είναι ότι η δράση διαχωρίζει τα ηλεκτρικά φορτία, τα οποία απελευθερώνουν φως όταν επανενώνονται. Μια τρίτη πιθανότητα είναι ότι το στρες δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ιονίζει μόρια (όπως το παγιδευμένο αέριο), κάνοντάς τα να λάμπουν.

Ενώ η τριβή, το σχίσιμο και η σύνθλιψη απελευθερώνουν κάποια θερμότητα, το φως δεν προέρχεται από πυράκτωση. Έτσι, ένα άλλο όνομα για την τριβολοφωταύγεια είναι ψυχρό φως.

Οι λάμψεις φωτός έρχονται σε ποικιλία χρωμάτων. Τα πιο κοινά χρώματα είναι το μπλε, το λευκό, το κίτρινο, το πορτοκαλί και το κόκκινο. Μερικές φορές το εκπεμπόμενο φως εκτείνεται πέρα ​​από το ορατό φάσμα. Για παράδειγμα, η τριβολοφωταύγεια μερικές φορές απελευθερώνει υπεριώδες φως ή ακτίνες Χ. Το φως υψηλότερης ενέργειας μερικές φορές ενεργοποιεί φωσφορίζουσες ή φθορίζουσες ενώσεις, παράγοντας ορατό έγχρωμο φως.

Τριβολοφωταύγεια έναντι πιεζοφωταύγειας

Ένα σχετικό φαινόμενο ονομάζεται πιεζοφωταύγεια. Σε πιεζοφωταύγεια , το φως προκύπτει από παραμόρφωση και όχι από θραύση. Για το λόγο αυτό, ένα άλλο όνομα για την τριβολοφωταύγεια είναι φρακτοφωταύγεια. Και τα δύο φαινόμενα είναι τύποι μηχανοφωταύγειας , το οποίο είναι φως που προκύπτει από μηχανική δράση. Πολλά υλικά είναι και τριβολοφωταύγεια και πιεζοφωταύγεια. Συνήθως, τα μόρια ή οι κρύσταλλοι περιέχουν ακαθαρσίες, έχουν ασύμμετρο σχήμα ή εμφανίζουν άλλες ανωμαλίες που επιτρέπουν τον διαχωρισμό και τη συλλογή φορτίου.

Παραδείγματα Τριβολοφωταύγειας

Εάν θέλετε να δείτε μόνοι σας την τριβολοφωταύγεια, έχετε πολλές επιλογές. Εξερευνήστε αυτά τα παραδείγματα τριβολοφωταύγειας σε ένα σκοτεινό ή με χαμηλό φωτισμό δωμάτιο:

• Sugar and Wint-O-Green Lifesavers :Η σύνθλιψη ενός κύβου ζάχαρης ή μιας σκληρής καραμέλας απελευθερώνει μπλε φως. Σε αυτή την περίπτωση, το αποτέλεσμα είναι μικροσκοπικός κεραυνός. Το σπάσιμο των κρυστάλλων σακχαρόζης διαχωρίζει θετικά και αρνητικά φορτία. Όταν συσσωρεύεται αρκετό φορτίο, προκύπτει ένα μικροσκοπικό στατικό ηλεκτρικό φορτίο, που ιονίζει το άζωτο στον αέρα. Στη συνέχεια, το άζωτο εκπέμπει υπεριώδες και μπλε φως. Οι καραμέλες Wint-O-Green Lifesaver λάμπουν ιδιαίτερα καλά επειδή ο σαλικυλικός μεθυλεστέρας (γεύση χειμωνιάτικης πράσινης) είναι φθορίζουσα. Έτσι, το υπεριώδες φως από την τριβολοφωταύγεια διεγείρει τα ηλεκτρόνια στο σαλικυλικό μεθύλιο, δημιουργώντας ακόμη περισσότερο μπλε φως.
• Πάγος :Το σπάσιμο ενός δίσκου παγοκύβων που βγαίνει από την κατάψυξη απελευθερώνει φως. Μεγάλο μέρος αυτού του φωτός είναι υπεριώδες, αλλά υπάρχει επίσης μια μπλε λάμψη.
• Κασέτα :Αν τραβήξετε γρήγορα ένα κομμάτι κολλητικής ταινίας ή κανονικής κολλητικής ταινίας (π.χ. ταινία Scotch) δημιουργείται μια μπλε λάμψη. Άλλες κόλλες κάνουν το φως, επίσης. Οι σφραγισμένοι φάκελοι, τα περιτυλίγματα Band-Aid™ και η ταινία τριβής δημιουργούν μια λαμπερή γραμμή καθώς απομακρύνονται από μια επιφάνεια. Η ταινία απελευθερώνει επίσης ακτίνες Χ, αλλά ο αέρας απορροφά τις περισσότερες από αυτές.
• Κρύσταλλοι χαλαζία :Το τρίψιμο μεταξύ κρυστάλλων χαλαζία παράγει κίτρινο φως. Το Uncompahgre Ute έβαλε κρυστάλλους χαλαζία σε κουδουνίστρες από ακατέργαστο δέρμα για να αναβοσβήνουν τα φώτα όταν ανακινούνται στο σκοτάδι. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε μεγάλα κομμάτια χαλαζία (συμπεριλαμβανομένου του ροζ χαλαζία ή του αμέθυστου). Το περπάτημα σε πολύ στεγνή άμμο τη νύχτα απελευθερώνει επίσης φως.
• Πλακάκια :Η κοπή με πίδακα νερού κεραμικών πλακιδίων απελευθερώνει ένα κίτρινο ή πορτοκαλί φως.
• Διαμάντια :Αν και δεν είναι ένα θέαμα που πιθανότατα θα ζήσετε, η όψη ορισμένων διαμαντιών παράγει κόκκινο ή μπλε φως.

Οι βιολογικοί ιστοί εμφανίζουν επίσης τριβολοφωταύγεια, παρόλο που δεν μπορείτε να τη δείτε. Το μάσημα τροφής, η κίνηση των σπονδύλων και η κυκλοφορία του αίματος απελευθερώνουν λίγο φως τριβολοφωταύγειας.

Οι χημικές ενώσεις τριβολοφωταύγειας περιλαμβάνουν τετρακις (διβενζοϋλομεθίδιο) τριαιθυλαμμώνιο (έντονο κόκκινο), Ν-ακετυλανθρανιλικό οξύ (βαθύ μπλε) και τριφαινυλοφωσφινοδις(πυριδίνη)θειοκυανατοχαλκός(Ι) (έντονο μπλε).

Ορυκτά που εμφανίζουν τριβολοφωταύγεια

Ο χαλαζίας δεν είναι το μόνο ορυκτό που εμφανίζει τριβολοφωταύγεια. Οι γεωλόγοι εκτιμούν ότι περίπου το 50% των κρυσταλλικών ορυκτών είναι τριβολοφωταύγεια. Για παράδειγμα, εδώ είναι μια μικρή επιλογή από τα πολλά ορυκτά που παράγουν φως:

• Αμπλυγονίτης
• Ασβεστίτης
• Feldspar
• Φθορίτης
• Λεπιδολίτης
• Μίκα
• Μοσχοβίτης
• Οπάλιο (μερικές φορές)
• Πεκτολίτης
• Σφαληρίτης
• Χαλαζίας

Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτά τα ορυκτά παράγουν πορτοκαλί, κίτρινο ή λευκό φως.

Αναφορές

• Camara, C. G.; Escobar, J. V.; Hird, J. R.; Putterman, S. J. (2008). «Συσχετισμός μεταξύ λάμψεων ακτίνων Χ νανοδευτερόλεπτου και τριβής ολίσθησης ραβδώσεων σε ταινία αποφλοίωσης». Φύση . 455 (7216):1089–1092. doi:10.1038/nature07378
• Chauhan, V. S.; Misra, A. (2008). «Επιδράσεις του ρυθμού παραμόρφωσης και της αυξημένης θερμοκρασίας στην εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας κατά την πλαστική παραμόρφωση και τη διάδοση ρωγμών σε φύλλα τιτανίου ASTM B 265 grade 2». Journal of Materials Science . 43(16):5634–5643. doi:10.1007/s10853-008-2590-5
• Dawson, Timothy (2010). «Αλλαγή χρωμάτων:τώρα τα βλέπεις, τώρα όχι». Τεχνολογία χρωματισμού . 126 (4):177–188. doi:10.1111/j.1478-4408.2010.00247.x
• Hurt, C. R.; Mcavoy, Ν.; Bjorklund, S.; Filipescu, N. (Οκτώβριος 1966). «Υψηλής έντασης τριβολοφωταύγεια σε ευρωπίου τετρακις (διβενζοϋλομεθίδιο)-τριαιθυλαμμώνιο». Φύση . 212 (5058):179–180. doi:10.1038/212179b0
• Orel, V.E. (1989). «Η τριβολοφωταύγεια ως βιολογικό φαινόμενο και μέθοδοι διερεύνησής του». Πρώτο Διεθνές Σχολείο Βιολογικής Φωτεινότητας. Βρότσλαβ, Πολωνία. doi:10.13140/RG.2.1.2298.5443