暗闇で光るものには蛍光体と呼ばれる物質が含まれており、エネルギーを与えると光を放つことができます。このような物質は、光にさらされると最初に長時間エネルギーを吸収し、続いて暗闇で可視光を放射します。
幼児や幼児は、光るものに魅了されることがよくあります。ピカピカ光るものを見た瞬間、次の瞬間にそれが口に入ってしまう可能性が高くなります。実際、子供だけでなく、多くの大人も、電源や電気の助けなしに、暗闇の中で自然に光る物体を見るのを我慢できません.夜光文字盤を備えた腕時計が若者の間で大きな流行だった時代がありました.
問題は、ダイヤルがどのように光を放射したかです。一部の人々は、時計に電力を供給している細胞が文字盤を夜間も継続的に光らせていると誤って思い込んでいます.
この現象の詳細に入る前に、まずいくつかの基本を理解しておくと役に立ちます。
発光とは?
ルミネセンスは、比較的低温の素材による光の放出です。これは、燃えている木炭、木材、紙などの白熱物質から放出される光とは異なります。これらの場合の光は熱に起因するためです。光の放出は比較的低温の物質によって行われるため、ルミネッセンスは低温体放射とも呼ばれます。
ホタルのような特定の生物は、自然に発光するため、暗闇で光ります。
多くの人が信じていることとは反対に、物体の発光は単に「暗闇で光る」という意味ではありません。むしろ、それ自体が生成する光を放出するオブジェクトは、光っていると言われています。暗闇で (すべて単独で) 光る材料は、ルミネッセンスを示す多くの材料のほんの一部にすぎないため、ルミネセント材料と呼ばれることもあります。
発光には、リン光、蛍光、生物発光、化学発光、フォトルミネッセンスなど、いくつかの種類があります。この記事の範囲では、最初の 2 つだけに関心があります。
生物発光は、生物による光の生成と放出です。
リン光:「暗闇で光る」材料の背後にある科学
暗闇で光るすべての素材には、蛍光体と呼ばれる物質が含まれています。蛍光体とは、簡単に言えば発光するものです。暗闇で光るおもちゃやレーダー画面で使用されるもの (硫化亜鉛、アルミン酸ストロンチウムなど) や、それらが使用するものを含め、蛍光体として機能する化合物は何百も存在します。コンピューター画面、白色 LED、センサー。
蛍光灯は、リン光と非常によく似た蛍光の原理で動作します
多数の蛍光体は、3 つの主なパラメーターに基づいて分類できます。それは、エネルギーを与えるために必要な放射線の種類、出力光の色、エネルギーを与えられた後の発光時間です。
「暗闇で光る」おもちゃの場合、自然光 (可視光) によってエネルギーが与えられ、エネルギーが与えられた後も長時間光る蛍光体が必要です (高い持続時間)。これらの基準に完全に適合し、玩具メーカーを大いに喜ばせた 2 つの化合物は、アルミン酸ストロンチウムと硫化亜鉛です。これを行う化合物は他にも多数あります (例えば、ビスマスによって活性化された硫化ストロンチウムを含む硫化カルシウム)。
暗闇で光るおもちゃは、蓄光により夜間に光ります
リン光はどのように機能しますか?
リン光は特殊なタイプのフォトルミネッセンス (蛍光と非常によく似ています) であり、エネルギーを与えられた後にリン光材料が光を生成します。これらの材料内の原子がエネルギーを得ると (可視光またはその他のソースを介して)、それらは「励起」されます。これらの原子が通常のエネルギー レベルに戻ると、光子と呼ばれる小さな光のパケットを放出し、オブジェクト (これらの原子を含む) を輝かせます。
ほとんどの発光時計は日中に充電され、暗闇で発光します (写真提供:Tony Shih / Flickr)
夜光腕時計も同じ原理で動作します。それらは日中にエネルギーを充電し、暗くなると光り始めます (光子が「励起」されて放出されると、原子はエネルギーを失います)。
「ラジウム」腕時計は暗闇でどのように光りますか?
過去には、一般に「ラジウム腕時計」と呼ばれる、発光するが充電を必要としない腕時計がありました。このような時計は、蛍光体が放射性元素と混合される放射性ルミネセンスに依存しています。材料 (この場合はラジウム) からの放射性放出は、蛍光体に継続的にエネルギーを与え、充電を必要とせずに常に光らせます。
放射性発光を使用する時計の文字盤は、光るために定期的な再充電を必要としません (クレジット:Arma95/Wikimedia Commons)
ラジウム腕時計は現在、大部分が廃止されており、その後、プロメチウムと呼ばれる人工の放射性化学元素、またはトリチウムと呼ばれる水素の放射性同位体のいずれかを含む変種に置き換えられました.
ですから、次に子供が部屋の電気を消したときにおもちゃが光る理由を尋ねたら、その背後にある本当の話を話したくなるかもしれません。または、詳細をスキップして、おもちゃがサイエンスという名前の妖精によって照らされていると信じさせることもできます.
