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用钳子夹冰糖为什么会发光?

本帖由 漂亮的石头2021-06-24 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 中科院物理所,没错,我就是那个物理所。 阅读原文

    冰糖的摩擦荧光确有其事。想见证奇迹的童鞋可以做一个小实验:找来一个透明的内部干燥(一定要干燥,越干燥现象越明显)的矿泉水瓶,用其四分之一的空间装上大块冰糖。在一个月黑风高的夜晚,拉上窗帘,关上灯,让室内伸手不见五指,然后迅速地摇晃塑料瓶,你就可以看到瓶中的冰糖一下下地发着蓝紫色的闪光。摇得越快,现象越明显!

    [​IMG]
    (图片来源:FPSoutback 分享的 youtube 视频)

    你可能不知道,摩擦荧光(Triboluminescece)的研究历史已经有几百年了,早在 17 世纪就有人发现摩擦糖块会发出亮光。其机理在 Halliday 的《Fundamentals of Physics》里面有所叙述。由于冰糖晶体的非对称性,冰糖在断裂过程中断面会带上正负电荷,相当于把震动摩擦的机械能转化为了电势能。而电荷中和的放电过程激发了空气中的氮分子,氮分子退激发将能量以荧光形式放出。相似机理引起摩擦发光的晶体还有 LiF、NaCl、SiC 等。

    虽然多种晶体都有相似的发光现象,但是背后蕴含的机理问题有很多。比如,晶体的压电效应、扭曲和位错都能引起发光;还有些晶体不像冰糖这样靠激发氮分子来发光,而是由晶体本身被激发所致。除此之外,摩擦荧光也不仅限于非对称晶体,在某些对称晶体上也能观察到该现象。这些问题都有待人们去研究。这么看来,一个不起眼的小现象说不定蕴含着很多大学问呢!

    BY 中科院物理所 问答专栏

    阅读原文
     
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