什么液体能在黑夜中发光?

王朝干货·作者佚名  2011-12-19
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其實,能在黑暗中發光的方法還很多。如果你在黑暗中,在地毯上走了一會兒,然後觸摸到金屬的門把,也會看到光亮!你相信嗎?如果你在黑暗中對著一杯水尖叫也有可能看到光芒!?剛聽到這種事時誰都不相信吧?要把聲波的能量變成光的能量至少要將能量集中一兆倍!這可能嗎?

聲光效應(sonoluminescence,或譯成聲致發光)最近再度引起科學界的重視,說來是有一段故事的:大約十年前的某一天,加州大學洛杉機分校(UCLA)的T. Barber突然對S. Putterman聊起此事。他問:如果你相信流體力學的Navier-Stokes方程式是對的,那你能不能用它來解釋這個水中氣泡發光的現象?起初Putterman也不相信有這種事,不過Barber卻堅持說文獻上早有記載。於是Putterman就和當時還是大學部學生的R. Lofstedt去圖書館裡找出了當年的資料〔註一〕。

原來第一次大戰期間那些發展聲納(sonar)的化學家就發現:很強的聲場可以催化溶液中的化學反應!他們發現當水中發生空蝕(cavitation)時,氣泡的周圍竟然可以找到過氧化氫(H2O2)。要形成過氧化氫需相當的能量。因此,海德堡大學的R. Mecke認為,此化學反應所需的能量與激發原子發光所需的能量相等,所以產生空蝕的氣泡應該也可以發出光來,於是他們開始尋找這種氣泡發出的光。1934年科隆大學的H. Frenzel與H. Schultes終於在以聲波激發的水中發現了這種聲致發光現象。當時他們認為是一種摩擦發光:水中氣泡的運動就好像地毯上鞋子的運動;摩擦造成原本電中性的物質上正負電荷分離,最後放出火花釋放電能。不過最後他們的結論是說他們「無暇」再繼續研究了。也有其他人試著測量這種氣泡光譜,都沒得到很確切的結論。因為這個現象發出的光都很短暫,而且不確定何時發出。

當時UCLA的研究生Barber及Putterman非常想了解這個有趣的問題。Putterman聽說華盛頓大學的L. Crum及海軍研究所的D. Gaitan能控制水中發光的氣泡,就去請教他們。誰知他們早已拆卸了實驗設備,從事別的「重要」實驗去了。根本不會有人對這種沒有前途的實驗有興趣!不過Crum和Gaitan還是示範了如何調整儀器,找到適當的氣泡〔註二〕。雖然這個實驗很容易,設備很簡單,但是它還是對實驗條件,例如水溫非常敏感。如果水溫由35℃降至0℃,發出的光竟然可以增加200倍!只要條件適合聲光轉換的效率似乎很高。

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