科學遊戲 趣味實驗——神奇感光泥

文與圖/許良榮 |2015.12.30
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圖一圖/許良榮
圖二圖/許良榮
圖三圖/許良榮
圖四圖/許良榮
圖五圖/許良榮
圖六圖/許良榮
圖七圖/許良榮
圖八圖/許良榮
圖九圖/許良榮
圖十圖/許良榮
圖十一圖/許良榮

文與圖/許良榮

本實驗參考自大甲高中廖旭茂老師發表於「科學研習」的文章,但是改變成不同的玩法。「神奇感光泥」的製作是以白膠、硼砂水溶液製作橡皮泥的過程中,加入一種感光水乳液即可。

器材:白膠、硼砂、感光水乳液、紫色光雷射筆、透明片、西卡紙。

準備過程:

一、秤取硼砂約零點八克,並加水十五毫升在杯子中攪拌,最後杯底會有硼砂沉澱,而上層的澄清溶液則是為飽和硼砂水溶液。

二、秤取約三十克的白膠及五克的感光水乳液,混合裝入燒杯中,並充分攪拌混合均勻。

三、將第一步驟的飽和硼砂水溶液,每次約一毫升,加入步驟二的燒杯中,每次添加之後快速的攪拌,以形成均勻的橡皮泥。最後攪拌到可以拉起全部的橡皮泥,且不黏手時,即完成「神奇感光泥」的製作(如圖一)。

操作步驟與現象:

一、玩法一:將印了一隻鹿的透明片蓋在「神奇感光泥」上面(如圖二),然後放在太陽光底下,結果感光泥很快就變成粉紅色(如圖三)。拿到陰暗處,將透明片移開,感光泥上面清楚的印出一隻鹿的形狀喔(如圖四)!

二、玩法二:取一張紙卡,剪出鏤空的SCIENCE FUN的字樣(如圖五),再將紙卡蓋在「神奇感光泥」上面,然後放在太陽光底下。結果感光泥很快就變成粉紅色(如圖六)。拿到陰暗處,將紙卡移開,感光泥上面就清楚的印出字樣(如圖七)。

三、玩法三:以紫色光雷射筆照射在「神奇感光泥」上面,感光泥馬上就變色而留下痕跡(如圖八至十),因此可以隔空寫出文字喔!在這裡請各位小朋友注意:本玩法使用的紫色光雷射筆,由於此雷射筆會發出具有高能量的紫色光,因此絕對「不可以照射到眼睛!」,建議務必戴護目鏡。

原理:

「神奇感光泥」中買來的「感光變色水乳液(photochromic slurry magenta)」,會隨光線變色的化合物結構如圖十一。在沒有接觸紫外光時為無色(圖十一左),當照射紫外光時,因吸收能量而使結構發生改變:其中-O-的鍵結改變為-O-,而且原本只有單鍵的N改變為=N+的結構,並使整個分子的雙鍵都成為共軛狀態(雙鍵之間皆有一個單鍵)。此種共軛雙鍵系統會吸收可見光,而呈現出洋紅色。當紫外光消失,反應會回到原本無色的結構。

叮嚀的話:

一、「感光水乳液」的取得,可以從搜尋引擎輸入「感光變色水乳液」就能查到購買處,但是並不便宜,一百五十克要價一千元。而紫色光雷射筆一支也超過一千元,假設經費有限,在這裡建議以透明片或紙卡(參考玩法一與二)來觀察顏色變化即可,不必購買紫色光雷射筆。

二、能隨光線而變色的化合物有相當多種,有興趣的朋友可以試驗各種不同的感光變色劑,只是售價大多不便 。

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