میله های نوری چگونه کار می کنند؟

[iconbox title=”درحال ویرایش!” title_align=”center” content_align=”center” title_color=”#dd3333″ align=”center” type=”vector” icon=”momizat-icon-pencil2″ icon_align_to=”box” size=”24″ icon_color=”#dd3333″ icon_color_hover=”#dd9933″ ]این مطلب هنوز ویرایش نهایی نشده است! لطفا شکیبا باشید.[/iconbox]

[divide style=”dots” width=”short” color=”#81d742″]

میله های نوری از بدو اختراعشان (در حدود 25 سال پیش) وسیله ای عمده برای جشن ها محسوب می شوند. آن ها علاوه از ایمن بودن بخاطر ارزانی و قابل حمل بودن و درخشش روحانی شان بسیار ایده آل هستند . این چراغها در مراسم و جشن ها نیز به عنوان طنابهای نورانی و عینکهای نورانی و گردن بند های نورانی کاربرد دارند و چراغ های ایده آلی برای غواص ها و نیز چادر و کمپ می باشند .

با آن که ممکن است در وهله ی نخست آن ها مانند جادویی فوق العاده به نظر آیند ، اما فن آوری پشت سر آن ها بسیار ساده است .

در این نوشتار ما نگاهی به داخل یک میله نوری خواهیم انداخت و خواهیم دید که آن ها چگونه چنین نور قوی ، بدون هیچ گونه لامپ و یا باطری ایجاد می کنند.

نور شکلی از انرژی است که توسط پروسه های مختلفی می تواند ایجاد شود . این پروسه ها متشکل از انواع زیر است :

• تشعشع : تابش نور به علت حرارت ( لامپ های معمولی یا چراغ های گازی )
• خواص فلورسانس و فسفرسانس : تابش نور در پاسخ به انرژی تابشی (مانند لامپ های مهتابی (فلورسنت) یا درتلویزیون لامپی)
• تولید لیزر : پخش نور متمرکز با استفاده از تابش برانگیخته شده.

تمامی موارد فوق در اساس یکی هستند . یک منبع انرژی خارجی سبب تحریک اتم ها شده و باعث آزاد کردن ذرات نور (که فوتون نام دارند) ،  توسط آن ها می شوند.

برای مثال وقتی شما چیزی را می سوزانید ، انرژی گرمایی سبب زیاد شدن سرعت حرکت اتم های متشکله ی  آن می شود . با افزایش سرعت حرکت اتم ها ، برخورد میان آن ها با نیروی بیشتری انجام می شود . اگر اتم ها به اندازه کافی تحریک شوند این برخورد ها باعث انتقال انرژی به بعضی الکترون های اتم ها می گردد . این انرژی سبب حرکت الکترون ها به یک سطح انرژی بالاتر می شود. (از هسته ی اتم دورتر می شوند . )

این حرکت موقتی بوده و الکترون به جایگاه اصلی خود بر می گردد و سبب آزاد شدن مقداری انرژی به صورت فوتون های نور می شود .

یک میله ی نورانی نیز بر همین اساس کار می کند ، اما از واکنش شیمیایی برای تحریک اتم های یک ماده استفاده می شود .

واکنش شیمیایی : ما گفتیم که در میله ی نورانی برای ایجاد نور از واکنش شیمیایی استفاده می شود. این واکنش شیمیایی توسط مخلوط چندین ماده ی شیمیایی ترتیب داده می شود . این مخلوط ها موادی هستند که از اتم های مواد مختلف ساخته می شوند که با هم در یک محفظه ی سخت قرار می گیرند .

میله های نوری در رنگهای متنوع وجود دارند. رنگ نور آنها توسط ترکیب مواد شیمیایی درونشان تعیین می گردد.

هنگامی که شما دو یا چند تا از این مخلوط ها را با هم ترکیب کنید ، اتم های مختلف برای ایجاد ماده ی جدید تر آرایش خود را تغییر می دهند . وابسته به طبیعت این مخلوط ها ، سبب آزاد شدن انرژی و یا جذب انرژی خواهند شد .

میله های نورانی در رنگ های مختلف دیده می شوند . رنگ نور توسط مواد شیمیایی سازنده ی رنگینه ی فلورسنت داخل میله ی نورانی تعیین می شود .

واکنش مابین اجزای مختلف در یک میله ی نوری سبب آزاد شدن انرژی می گردد . درست مانند لامپ های رشته ای ملتهب ، اتم های مواد ، تحریک شده و سبب حرکت الکترون ها به یک سطح بالاتر انرژی می شوند و بازگشت این الکترون ها به محل سابق خود انرژی را به صورت نور آزاد می کنند . به این پروسه نورتابی شیمیایی می گویند. (Chemiluminescence)

واکنش شیمیایی در داخل یک میله ی نوری معمولاً چندین مرحله دارد . یک میله ی نوری معمولی پر از محلول هیدروژن پراکسید ( Hydrogen Peroxide) بوده و یک محلول دیگر متشکل از فنیل اکسالات استر (Phenyl Oxalate Ester) و یک رنگ فلورسنت می باشد .

در اینجا مراحل مختلف ترکیب در این دو محلول به ترتیب آمده است :

1. هیدروژن پراکسید باعث اکسیده شدن فنیل اکسالات استر شده و سبب تولید ماده ای به نام فنل (Phenol) و ماده ناپایدار پراکسی اسید استر ( Peroxyacid Ester)  می شود.
2. ماده ناپایدار پراکسی اسید استر شکسته شده و سبب تولید فنل اضافی و ترکیب پراکسی زنجیره ای (Cyclic Peroxy) می شود.
3. ترکیب پراکسی زنجیره ای به کربن دی اکسید تبدیل می گردد .
4. این تبدیل سبب وارد شدن انرژی به رنگ فلورسنت می گردد .
5. الکترون های اتم های متشکله ی رنگ به سبب این انرژی به یک سطح انرژی بالاتر رفته و سپس بازگشت آن ها به جایگاه قبلی خود باعث آزاد شدن انرژی به صورت نور می گردد.

از محفظه ی میله ی نوری فقط به عنوان یک محل برای ترکیب و واکنش این مواد استفاده می شود .

فعال ساز : ما دیدیم که محفظه ی میله نوری تنها محلی است که دو محلول شیمیایی در آن نگه داشته می شوند که هنگام ترکیب شدن از خود نور تولید کنند .

قبل از اینکه شما میله ی نوری را فعال سازید ، این دو ماده در محل جدا از هم نگه داری می شوند . فنیل اکسالات استر و رنگ تقریباً کل میله ی نوری را پر کرده اند . محلول هیدروژن پر اکسید که فعال ساز نامیده می شود ، در یک محفظه ی کوچک شیشه ای آمپول مانند در وسط میله ی نوری قرار دارد.

وقتی که شما میله ی پلاستیکی را خم می کنید حباب شیشه ای شکسته شده و دومحلول با هم ترکیب می شوند. مواد شیمیایی فوراً شروع به فعل و انفعالات کرده و اتم ها شروع به پخش نور می کنند. رنگ ویژه ای که در محلول شیمیایی استفاده شده ، به نور ایجاد شده ، رنگ مشخص می دهد . بسته به نوع مواد ترکیبی ، فعل و انفعالات از چند دقیقه تا ساعت ها ممکن است ادامه یابد . اگر شما محلول را گرم کنید انرژی اضافی سبب افزایش سرعت واکنش شده و میله ی نورانی درخشان تر خواهد شد اما زمان روشنایی کوتاه تر می شود. اگر شما میله ی نوری را سرد کنید سرعت واکنش کند خواهد شد و نور تیره تر خواهد گردید اما سبب افزایش زمان روشنایی خواهد شد.

اگر شما بخواهید آن را برای روز بعد نگه دارید بایستی داخل فریزر قرار دهید. با اینکار واکنش متوقف نخواهد شد اما سرعت آن به طور قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت.

گرم کردن یک میله ی نوری سبب افزایش سرعت واکنش شیمیایی خواهد شد و بنابراین سبب درخشان تر شدن نور آن خواهد گردید.

میله ی نوری سمت چپ پس از فعال سازی در حرارت اتاق نگهداری شده است ، میله ی سمت راست ، پس از فعال کردن به مدت 1 دقیقه در آب جوش قرار داده شده است .

میله های نوری تنها یکی از کاربرد های یک اتفاق طبیعی مهم می باشد که به آن تابندگی یا لومینسانس (Luminescence) گویند.  تابندگی به هر نوع پخش نوری که علتش گرما نباشد گفته می شود. از این خاصیت در تلویزیون – لامپ های نئون و اشیای درخشان در تاریکی (Glow In The Dark) استفاده می شود.  این هم چنین اساس نور حشره ی شب تاب یا کرم شب تاب است که در تاریکی سبب درخشیدن بعضی سنگ ها می شود.

[iconbox title=”” title_align=”center” content_align=”center” content_color=”#59d600″ align=”center” type=”vector” icon=”enotype-icon-cc” icon_align_to=”box” size=”32″ icon_color=”#81d742″ icon_color_hover=”#ffffff” ]ترجمه و گردآوری: جعفرصادق خورشیدی بنام و علی خورشیدی بنام | این مطلب در مجله «دانشمند» نیز منتشر شده است | انتشار با ذکر منبع و نام نویسنده مجاز است![/iconbox]