Como funcionam os bastões de luz

p Desde sua invenção há 25 anos, bastões de luz se tornaram um grampo do Halloween. Eles são perfeitos como luzes de segurança porque são portáteis, barato e eles emitem um brilho fantasmagórico. Bastões de luz também são extremamente populares na cena rave (assim como colares de luz, óculos leves e corda leve), e eles são uma lâmpada ideal para mergulhadores e campistas.

p Embora possa parecer magia sobrenatural, a tecnologia por trás dos bastões de luz é realmente muito simples. Neste artigo, vamos dar uma olhada dentro de um bastão de luz para descobrir como ele emite uma luz tão forte sem lâmpada e sem bateria.

p A luz é uma forma de energia, que podem ser emitidos por meio de uma variedade de processos. Esses processos incluem:

Incandescência - A emissão de luz devido ao calor (como em uma lâmpada comum ou um lampião a gás)
Fluorescência e fosforescência - A emissão de luz em resposta à energia da radiação (como em uma lâmpada fluorescente ou uma televisão)
Geração de laser - A emissão concentrada de luz usando emissão estimulada (veja Como funcionam os lasers para obter detalhes).

p Todos esses processos funcionam com o mesmo princípio básico:uma fonte externa de energia excita os átomos, fazendo com que eles liberem partículas de luz chamadas fótons . Quando você queima algo, por exemplo, a energia térmica faz com que os átomos que constituem o material se acelerem. Quando os átomos aceleram, eles colidem uns com os outros com maior força. Se os átomos estiverem excitados o suficiente, as colisões irão transferir energia para alguns dos elétrons do átomo. Quando isso acontece, um elétron será temporariamente impulsionado para um nível de energia mais alto (mais longe do núcleo do átomo). Quando ele finalmente cai de volta ao seu nível original (mais perto do núcleo), ele libera parte de sua energia na forma de fótons de luz. (Veja Como funcionam os átomos e Como funciona a luz para obter mais informações.)

p Um bastão de luz faz a mesma coisa básica, mas usa um reação química para excitar os átomos em um material. Veremos essa reação na próxima seção.

A Reação Química

Os bastões de luz vêm em uma variedade de cores. A cor da luz é determinada pela composição química do corante fluorescente no bastão. p Vimos que os bastões de luz usam energia de uma reação química para emitir luz. Esta reação química é desencadeada pela mistura de vários compostos químicos .

p Compostos são substâncias compostas de átomos de diferentes elementos, unidos em estrutura rígida. Quando você combina dois ou mais compostos, os vários átomos podem se reorganizar para formar novos compostos. Dependendo da natureza dos compostos, esta reação causará uma liberação de energia ou uma absorção de energia.

p A reação entre os diferentes compostos em um bastão de luz causa uma liberação substancial de energia. Assim como em uma lâmpada incandescente, átomos nos materiais estão excitados, fazendo com que os elétrons subam para um nível de energia mais alto e depois retornem aos seus níveis normais. Quando os elétrons voltam aos seus níveis normais, eles liberam energia como luz. Este processo é chamado quimioluminesência .

p A reação química em um bastão de luz geralmente envolve várias etapas diferentes. Um bastão de luz comercial típico contém uma solução de peróxido de hidrogênio e uma solução contendo um éster fenil oxalato e um Tinta fluorescente . Esta é a sequência de eventos quando as duas soluções são combinadas:

O peróxido de hidrogênio oxida o éster fenil oxalato, resultando em uma substância química chamada fenol e um éster de peroxiácido instável.
O éster de peroxiácido instável se decompõe, resultando em fenol adicional e um composto peroxi cíclico.
O composto peroxi cíclico se decompõe em dióxido de carbono.
Essa decomposição libera energia para o corante.
Os elétrons nos átomos de tintura saltam para um nível mais alto, então caia de volta, liberando energia na forma de luz.

p O bastão de luz em si é apenas um invólucro para as duas soluções envolvidas na reação - essencialmente, é um experimento de química portátil. A seguir, veremos como dobrar o bastão de luz coloca esse experimento em movimento.

O ativador

Um bastão de luz consiste em um frasco de vidro, contendo uma solução química, alojado dentro de um frasco de plástico maior, contendo outra solução. Quando você dobra o frasco de plástico, o frasco de vidro quebra, as duas soluções fluem juntas, e a reação química resultante faz com que um corante fluorescente emita luz. p Acabamos de ver que um bastão de luz é uma caixa para duas soluções químicas, que emitem luz quando são combinados. Antes de ativar o bastão de luz, as duas soluções são mantidas em câmaras separadas. A solução de éster de feniloxalato e corante preenche a maior parte do bastão de plástico. A solução de peróxido de hidrogênio, Chamou o ativador , está contido em um pequeno, frasco de vidro frágil no meio da vara.

p Quando você dobra o bastão de plástico, o frasco de vidro se abre, e as duas soluções fluem juntas. Os produtos químicos reagem imediatamente um ao outro, e os átomos começam a emitir luz. O corante específico usado na solução química dá à luz uma cor distinta.

p Dependendo de quais compostos são usados, a reação química pode durar alguns minutos ou muitas horas. Se você aquecer as soluções, a energia extra irá acelerar a reação, e a vara ficará mais brilhante, mas por um período de tempo mais curto. Se você esfriar o bastão de luz, a reação vai desacelerar, e a luz diminuirá. Se você quiser preservar seu bastão de luz para o dia seguinte, coloque-o no freezer - não vai parar o processo, mas vai prolongar consideravelmente a reação.

O aquecimento de um bastão de luz acelera a reação química, fazendo com que a tinta emita um brilho mais forte. O bastão de luz à esquerda foi ativado e mantido em temperatura ambiente. O bastão de luz à direita foi ativado e colocado em água escaldante por um minuto. p Os bastões de luz são apenas uma aplicação de um importante fenômeno natural - luminescência . De um modo geral, luminescência é qualquer emissão de luz que não seja causada pelo aquecimento. Entre outras coisas, luminescência é usada em televisores, luzes de néon e adesivos que brilham no escuro. É também o princípio que ilumina um vaga-lume e faz algumas pedras brilharem depois de escurecer.

p Para saber mais sobre bastões de luz, luminescência e tópicos relacionados, confira os links na próxima página.