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光之魔法~UV變色的小吊飾

像是被施了魔法一樣,在陽光底下,這幾個白色透明塑膠環分別變成紫色、粉色、黃色、藍色…

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2019-10-25 09:05:43 最後編修
2017-02-16 08:13:20 By zfang
 

這個小小的手機吊飾上方有五個白色透明的塑膠環。

乍看之下,除了下端的掛飾有點色彩還算可愛之外,看起來尋常的很!可是,如果將它移到陽光下就不一樣了!像是被施了魔法一樣,在陽光底下,這幾個白色透明塑膠環分別變成紫色、粉色、黃色、藍色…,原來這是光變色的吊飾。


感應的速度非常快,只要幾秒鐘的時間,白色的珠子就變成彩色~

一旦避開紫外線,移回室內或放口袋中,則又變成普通的白色塑膠。它的變化是可逆的,可以循環使用。用這個光變色手機吊飾,還可當做紫外線偵測器~隨著紫外線強弱,出現深淺不一的顏色變化,紫外線越强,顏色越深越鮮豔。

 
那天在阿里山~晴朗早晨,鮮豔的顏色顯示紫外線正強烈呢!

以前有一種變色鏡片,看起來跟一般的眼鏡沒兩樣,但在太陽下會自動變暗,光線越強眼鏡就變成墨鏡,回室內之後又變回透明無色。它的自動變色功能,主要是靠添加在玻璃中的氯化銀,氯化銀(AgCl) 由氯離子(Cl-)及銀離子(Ag+)構成。利用紫外線,誘發氧化還原反應,Ag+ + Cl- + 紫外線-->Ag + Cl形成銀原子來遮擋光線,因此使鏡片變暗。進入室內,可逆反應重新產生銀離子與氯離子,鏡片就會慢慢地回復到原來的顏色。

早期的銀原子光變色玻璃,它的顏色只有明暗變化,而現在的光變色技術,顏色多樣化(7-9種顏色),則是利用感光變色的有機染料(光敏變色物質,通常在結構中有一些共軛雙鍵), 『吸收紫外光的能量,放出可見光!』

在紫外線下,光敏變色染料吸收特定波長之紫外光的能量(主要吸收波長:290nm ~390nm,包含紫外線UV-A及UV-B),使電子從低能階跳到高能階(激發態)。電子處於激發態時並不穩定,過了一段時間會回到低能階,並釋放出各種不同頻率的光,如果是可見光,就能夠讓物質產生顏色,例如,藍色、紫色、粉紅色。當特定波長的紫外光源不在時,即回復原色。

隨著戶外光線的強弱變化,色調深淺也跟著調整。光線強的時候,發出的紫外線強,參與反應的變色粒子變多,使顏色更濃;而當光線弱的時候,發出的紫外線弱,參與反應的變色粒子就少,顏色變淡。

後記;99.05.24經朝陽大學應用化學系卓主任回應指正,關於光變色玩具的放光原理,其中有不少錯誤。螢光才是來自激發態的發光。『光變色的原理並不是來自激發狀態的放光,它是結構的改變,使原來非共軛的系統變成進入可見光吸收區的共軛分子。』顏色的改變來自分子結構的不同,不同的光變色分子種類也影響其變色的型態。目前眼鏡都不是玻璃鏡片囉!所以目前光變色的眼鏡鏡片也是有機光變色分子CODING 在壓克力或是PC型的鏡片上,這些變色染料要求更高~相對價錢也是相當的昂貴!

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感光變色染料還可與不同色粉混合使用,搭配出更多樣的色彩變化。相似產品則是做變色塑料珠,串成手環、項鏈、吊飾……等小物,照到陽光或紫外光會變色。也能做成『光變色衣服』,能隨周圍環境的光色變化而自動改變顏色……或做成『光變色鞋子』,只要在太陽下30秒,鞋子就會由白色變成彩色……或運用在單車的坐墊上,只要看到坐墊變色,就是提醒大夥注意紫外線過強,得做好防曬措施!

顏色變化與紫外線指數間應該可以對照,用顏色顯示當前紫外線強弱,當紫外線越強烈,顏色變化就越鮮豔。試著放在抗UV的太陽眼鏡下,比較顏色深淺,也可以檢驗隔離程度!

『陰天有紫外線嗎?』結果肯定讓你嚇一跳。

  
小蒨喜歡這個小玩意,當作是漂亮的耳環呢!

陰影下看似平凡無奇,但在陽光裡卻是色彩繽紛!看著看著~ 心似乎也跟著『陽光』囉!

 

附註1:紫外線按不同波段分為三種,波長在250(nm)以下的為UVC,皮長在250-320(nm)以內的為UVB,波長在320-380(nm)以內的為UVA。可見光範圍380-800(nm),紅外光範圍為900-1800(nm)
附註2:參考資料~崇裕科技網站內的感光材料介紹、『生活與化學2』 余岳川 博士著、中興大學物理系 普物演示網站內的變色珠實驗

 

分類:科學小玩意 2010/04/06 16:29

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