2013年1月1日

科學玩具-光學-邊緣發光的「光粗」?


從石油中可以提煉出幾千種化合物,有氣體、液體,當然也有固體,而生活中用途廣泛的塑膠也是石由化學工業的其中一種產物。不同的結構樣式及複合材質,使得塑膠的應用變化多端,科學家們也無時無刻地尋找新的材料以及新的用途。
有一天,在常逛的美術用品店尋找靈感時,發現角落中有數個亮點正在呼喊著我:「買我吧~快來買我!我對你其實很有用~」就這樣,這些螢光壓克力條現在正在我家,而且是介紹光纖與全反射的好素材。其實我一直很想把它叫做「光粗」,相對於光纖,它的確是粗了點。
這是在聚2-甲基丙烯酸甲酯(俗稱壓克力)中加入含螢光劑的色素所製成。當光由外界射入壓克力條時,內部的螢光劑吸收光的能量之後,由基態躍升至激發態,但是因為在激發態時不穩定,所以在回到基態時,將能量以螢光的形式發出。
有沒有發現!螢光壓克力條的截面中間是比較亮的圓形區域,屬於亮白色
而周圍才是色光相對較弱的環形區

螢光當然會向四面八方(720度立體角)發射,其中一部分的光經過在上下表面之間反覆全反射之後由端面射出。也因為如此,壓克力中的螢光劑所發出的螢光將會集中在截面,所以截面端看起來很明亮,呈現漂亮的圖形。
在比較暗的地方,將截面端靠近牆壁或是紙板,就會發現螢光投射在屏幕上,其形狀正好與截面形狀相同,證明螢光在經過壓克力條內部的全反射之後,由端面射出。而且壓克力條離屏幕越近,能量尚未散開,光點集中而範圍小,光點就較明亮;若壓克力條離屏幕較遠,能量已然發散,光點範圍大而模糊暈染,光點就相對較暗。
這是中間可以塞入螢光棒的壓克力螢光管
可以發現截面上也有較亮的區域,呈現漂亮的圓環狀

這種壓克力加入螢光劑的想法已經見怪不怪,幾乎在3C展場中都可以見到它的蹤跡,或許是它亮眼的效果搭配著金屬光澤的機體外殼,令人產生迷幻的科技感,這種心理上的說服力也真的讓顧客比較想從錢包掏出白花花的鈔票。

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