りん光

暗やみで光るスライム(No.127)

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暗やみで光るスライム 暗やみで光るスライム

実験監修:名古屋市科学館学芸員 佐伯平二 
※監修者の役職は掲載当時のものです。
企画制作: 日本ガイシ株式会社

実験の説明

どうしてなのかな

No.126の「クロロフィル」No.125の「ブラックライト」の実験は、光をあてている間だけ光って見える蛍光の実験でしたね。でも、今回つくったスライムは暗いところでずっと光りつづけています。ちょっと不思議ですね。どんな違いがあるのでしょう。

そうかなるほど

蛍光は、光を吸収してエネルギーの高い状態(励起状態)になった電子が、もとの安定な状態(基底状態)にもどるときに出す光でしたね。ところが、基底状態にもどるときに、いったん中間のやや安定した状態に移ってから、ゆっくりと発光して基底状態にもどる「りん光」という現象があります。No.88の「磁石」で説明したように、電子には自転(スピン)する磁石のような性質があります。実際にスピンしているわけではありませんが、互いにマイナスの電荷を持っていて反発し合うにもかかわらず、2つの電子が原子核のまわりの同じ軌道にいられるのは、逆向きのスピンを持った電子が磁力で引き合っているためと考えます。つまり、基底状態にある2つの電子のスピンは逆向きになっています。光のエネルギーを吸収して電子が励起状態になるとき、基本的にスピンの向きは保存されるため、電子は蛍光を出して基底状態にもどることができます。ところが、重い原子核のまわりでは、電荷を持った電子が軌道を公転するようにまわることで発生する磁力(磁気モーメント)と自転の磁力とが相互作用して、励起した電子のスピンが反転することがあります。すると、ある確率でもう一度反転しないと基底状態にはもどれません。このため、励起状態にいる時間が長くなって、結果的にゆっくりと発光しながらエネルギーを放出するのです。

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