撕开的胶带也能发光?

2018 年 7 月 12 日 中科院物理所

当扯开透明胶带打包箱子,这是再平常不过的场景。不过,如果是在黑暗中观察,有时候只是把胶带撕开就能产生不寻常的科学现象:它会发出一道蓝光。


(耐心看,明显的发光在大约16秒和23秒处)


所以,胶带为什么会发光?这背后的机制还有不完全明确的地方,不过可以肯定的是,光是在电荷电离周围空气时产生的(和闪电类似)。想要证明这一点,可以把撕胶带的气体环境改变。如果改成在氖气环境中发光就会变成橙红色,这说明发光颜色确实取决于气体的性质。


(氖气环境中撕胶带发出的光)


在以较快速度撕开胶带时,胶带上会出现电荷的转移和累积,最终累积的电荷足以将空气电离发光。不过,电荷变化具体是怎么发生的还有争议。这种现象被称为摩擦发光(Triboluminescence),另外一种具有摩擦发光的日常物品是蔗糖晶体,详情可见→Today I Learned:漆黑中,看冰糖如何发光


在普通的空气环境下就可以观察蓝色的发光,而在特殊条件下甚至还有更高能的光子出现。有一项研究在中等真空的环境中以3 cm/s的速度撕胶带,结果研究者观测到了x射线的产生。在这个过程中X光并不是持续发出,而是短暂地出现,每次持续时间只有纳秒级。研究者甚至能够用累积产生的x射线给自己的手指拍下一张x光片(如下图)。不过产生x射线需要的条件很特殊,平时撕胶带不需要担心受到辐射。


(图片来源:Carlos G. Camara, Juan V. Escobar, Jonathan R. Hird & Seth J. Putterman)


撕胶带观察蓝色发光是一个完全可以在家尝试的实验,不过麻烦的事情在于,并不是所有胶带都能观察到明显的发光现象。而且因为很多产品使用的粘合剂都不公开,在包装上也不会标示,所以除了直接测试之外,也很难分辨你手上的胶带是不是效果好的那种……


在英文资料里,记录到这个现象的主要是两类胶带,一个是思高胶带(Scotch tape),一个是防水布胶带(duct tape)。但是这两个说法都有点模糊:前者是个牌子旗下有N种不同的胶带产品,后者也没有说明具体是要哪一种牌子。


我在网上能查到关于哪种胶带容易成功最详细的资料是一个论文,其中总结了如下实验结果,可供参考:


发光较强:Scotch Magic 810,ScotchTransparent 310,Scotch Transparent 600,Scotch Tartan 5142,Scotch SuperClear 3120,Olympic cloth tapes。


发光弱一点:ScotchDouble-sided 665,Scotch Tear-by-hand,Scotch Storage 3650,Scotch Strapping 8957,Scotch 310 Brown,OfficeWorks Invisible tapes。


几乎不怎么发光:ScotchRemovable 811,OfficeWorks double-sided,OfficeWorks SuperStrong Packing Tape


另外有网站提到,比起直接拉开一卷胶带,把两条胶带先剪下来,然后把粘性面对着贴在一起再扯开效果更好。在观察之前也要先在暗处等一两分钟让自己的眼睛适应黑暗。因为是静电相关的现象,所以也应该会受到空气湿度的影响。


如果有兴趣可以多搞几种胶带耐心地尝试一下,我目前试了试自己桌上的透明胶带,并没有成功_(:з)∠)_有时间继续尝试。


参考资料:

报告扯胶带产生x射线的论文:https://www.nature.com/articles/nature07378

测试了各种胶带发光效果的论文:http://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=1379&context=aiimpapers


其他有些类似的发光现象:冷知识:高速水流会发光!


来源:酷炫科学

编辑:太阳骑士07


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