Mineralien

Tribolumineszenz



Tribolumineszenz: YouTube-Videodemonstration der Tribolumineszenz. Wir verwenden zwei Stück Milchquarz, um ein paar Lichtblitze zu erzeugen. Sie können leicht andere Mineralien finden, die Tribolumineszenz zeigen. Etwa 50% aller kristallinen Substanzen weisen die Eigenschaft 1 auf. Eine Schutzbrille wird empfohlen, wenn Sie die Demonstration selbst durchführen.

Was ist Tribolumineszenz?

Tribolumineszenz ist ein Lichtblitz, der erzeugt wird, wenn ein Material Reibung, Stoß oder Bruch ausgesetzt ist. Das Phänomen ist auch als Fractolumineszenz und Mechanolumineszenz bekannt. Tribolumineszenz kommt in Mineralien häufig vor. Es wird angenommen, dass etwa 50% der kristallinen Materialien die Eigenschaft aufweisen. Es wird auch in vielen nichtkristallinen Materialien beobachtet 1.

Tribolumineszenz: YouTube-Videodemonstration der Tribolumineszenz. Wir verwenden zwei Stück Milchquarz, um ein paar Lichtblitze zu erzeugen. Sie können leicht andere Mineralien finden, die Tribolumineszenz zeigen. Etwa 50% aller kristallinen Substanzen weisen die Eigenschaft 1 auf. Eine Schutzbrille wird empfohlen, wenn Sie die Demonstration selbst durchführen.

Wie man Tribolumineszenz demonstriert

**** Schutzbrille empfohlen ****

Eine sehr einfache Möglichkeit, die Tribolumineszenz zu beobachten, besteht darin, zwei milchige Quarzkiesel zu erhalten, die groß genug sind, um sie mit etwas Kraft leicht zusammenzuhalten und zu reiben. Bringen Sie sie in einen abgedunkelten Raum und stehen Sie einige Minuten im Dunkeln, damit sich Ihre Augen an die Dunkelheit gewöhnen können. Sie brauchen keine völlige Dunkelheit, aber je weniger Licht, desto besser.

Halten Sie ein Stück Quarz in der linken Hand und das andere Stück in der rechten Hand. Drücken Sie eine Kante eines Quarzstücks fest gegen die andere und ziehen Sie es unter festem Druck schnell über die Oberfläche, ähnlich wie Sie es für ein großes Streichholz verwenden würden. Sei nicht feige. Halten Sie den Druck fest, während Sie schnell einen Stein über die Oberfläche des anderen ziehen. Wenn Sie dies richtig machen und wenn Sie Stücke von Quarz haben, die tribolumineszierend sind, sehen Sie einen kurzen Lichtblitz, der tief in den durchscheinenden Quarz eindringt.

Experimentieren Sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, unterschiedlichem Druck und unterschiedlichen Widerstandsrichtungen, um den Lichtblitz zu maximieren. Einige Exemplare produzieren auch kleine Mengen Licht, wenn Sie sie zusammenschlagen oder aneinander reiben. Sie können auch mit verschiedenen Mineralien experimentieren, um festzustellen, ob sie tribolumineszent sind. Sie werden wahrscheinlich viele Mineralien finden, die die Eigenschaft aufweisen.

Am besten lernen Sie Mineralien kennen, indem Sie eine Sammlung kleiner Proben verwenden, die Sie handhaben, untersuchen und ihre Eigenschaften beobachten können. Preiswerte Mineraliensammlungen sind im Store erhältlich.

Tribolumineszenz in Mineralien

Tribolumineszenz ist in Quarz vorhanden; Die Stärke des Phänomens variiert jedoch von Probe zu Probe. Tribolumineszenz ist in Sphalerit, Fluorit, Calcit, Muskovit und vielen Feldspatmineralien gut bekannt. Einige Exemplare von gewöhnlichem Opal erzeugen einen hellorangen Blitz.

Testen Sie selbst ein paar Exemplare. Vergessen Sie nicht, eine Schutzbrille zu tragen, und achten Sie darauf, dass dieser Test Ihre Proben zerkratzt. Sie werden wahrscheinlich viele Exemplare verschiedener Mineralien entdecken, die tribolumineszent sind. Wir haben festgestellt, dass der Lichtblitz am hellsten ist, wenn wir Proben verwenden, die transparent oder sehr durchscheinend sind. Durch diese Proben kann das Licht tief eindringen und der Blitz leichter beobachtet werden.

Seit Jahren beobachten wir Lichtblitze beim Schneiden von Lapidar auf einer Felsensäge oder beim Formen auf einer Diamantscheibe. Wir dachten ursprünglich, dieses Licht sei weiß (eine Emission von Licht von einem heißen Objekt), aber jetzt denken wir, dass zumindest ein Teil dieses Lichts Tribolumineszenz war.

Tribolumineszenz ist keine gute Eigenschaft zur Identifizierung von Mineralien. Einige Exemplare eines Minerals weisen möglicherweise die Eigenschaft auf, andere jedoch nicht.

Tribolumineszenz-Informationsquellen
1 Die Wirkung von Tribolumineszenz in alltäglichen Materialien: Andrew DeMiglio, Kent State University, PowerPoint-Präsentation online verfügbar, abgerufen im März 2013.
2 Wintergrüne Bonbons und andere tribolumineszierende Materialien: Linda M. Sweeting, Department of Chemistry, Towson University, Reihe "Scientific Experiments at Home", September 1998.
3 Cape Cods "Magic" Quarzkiesel: Robert N. Oldale, Geologisches Gutachten der Vereinigten Staaten, Programm für Küsten- und Meeresgeologie, Website-Artikel, Mai 2007.
4 Candy Triboluminescence: Anne Marie Helmenstine, Ph.D.
5 Bewertung von Tribolumineszenzmaterialien für die In-Situ-Gesundheitsüberwachung: Tarik J. Dickens, Magisterarbeit, eingereicht am College of Engineering der Florida State University, 2007.

Warum wird Licht produziert?

Das Phänomen der Tribolumineszenz ist kaum bekannt. Einige Forscher glauben, dass das Kratzen oder Zusammenschlagen von Materialien einen Energieeintrag liefert, der Elektronen in den Materialien anregt. Wenn die Elektronen aus ihrem angeregten Zustand fallen, wird ein Lichtblitz erzeugt. 2. Andere glauben, dass Tribolumineszenz einem Blitz ähnelt und durch einen elektrischen Strom verursacht wird, der durch auf die Materialien ausgeübte Kraft erzeugt wird. Der elektrische Strom fließt durch das Material und lässt im Kristall eingeschlossene Gasmoleküle glühen 3.

Die durch tribolumineszierende Mineralien erzeugten Lichtblitze sind normalerweise weiß oder orange, andere Farben sind jedoch möglich. Möglicherweise sehen wir nicht das gesamte erzeugte Licht, da einige Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Spektrums des Menschen liegen könnten 2.

Wint O grüne Lebensretter?

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Ein interessantes Material mit blauer Tribolumineszenz ist Wint O Green Lifesavers. Wenn Sie sie in einem dunklen Raum mit einer Zange zerdrücken, sollten Sie einige schöne blaue Lichtblitze sehen. Es wird angenommen, dass der kristalline Zucker in der Süßigkeit die Tribolumineszenzquelle ist und das Methylsalicylat (Wintergrünaroma) eine blaue Fluoreszenz 4 erzeugt. Viele andere Arten von Hartzuckersüßigkeiten zeigen Tribolumineszenz.

Praktische Anwendungen für die Tribolumineszenz

Tribolumineszierende Materialien können verwendet werden, um strukturelle Schäden festzustellen. Wenn tribolumineszierende Materialien in ein Komposit eingebettet sind, erzeugen sie Licht, wenn das Komposit anfängt, ein strukturelles Versagen zu erfahren. Ein Sensor erkennt das Licht und meldet, dass ein Fehler aufgetreten ist. Diese Überwachung kann ein Versagen in einem frühen Stadium erkennen, da viele Verbundwerkstoffe bereits weit vor dem vollständigen Versagen auf mikroskopischer Ebene zu brechen beginnen.

Diese Methoden sind teuer in der Implementierung und können nur in Geräten eingesetzt werden, bei denen das Erkennen von Fehlern im Frühstadium zu erheblichen Einsparungen führen kann. Komponenten von Raumfahrzeugen, Flugzeugen, Marineschiffen, Gebäuden, Dämmen, Brücken und anderen kritischen Strukturen können verwendet werden 5.


Schau das Video: Science Slam - Jan Friedrich - Tribolumineszenz (Oktober 2021).