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糖果会发光?高速摄像机镜头下被压碎的糖果发出蓝光
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在材料科学中,高速摄像机可以帮助我们看到摩擦发光。这种现象指的是在当材料受到机械应力,如撕裂、刮擦、挤压、摩擦或拉扯时会发出光。许多材料都会有摩擦发光现象,但是成因各不相同。一个经典的例子是 LifeSavers® Wint-O-Green 糖果在被压碎时会发出蓝光。 事实上,当我们咬开大多数硬糖时,糖果都会发出一定程度的光,只不过大多数情况下,这种光非常微弱。该过程类似于闪电产生时的电荷积聚,只是强度小很多。当糖果的晶体被压碎时,使得一些电子离开它们的原子场,这些自由电子与空气中的氮分子发生碰撞,电子将能量传输给氮分子,导致它们振动,在这种激发态下,氮分子在退激时将能量以光的形式释放出来。同理,当我们撕下一卷胶带时,它也会轻微发光。 而 LifeSavers® Wint-O-Green 的这款糖果使用冬青调味,糖果中含有冬青油,即水杨酸甲酯,它是荧光的,在紫外线下会发出蓝光。当糖果中的晶体被压碎时,分裂的晶体上相反电荷试图重新结合,会发出微弱的光,由于它使冬青油发出荧光,糖果晶体上发出的光亮也被放大。 标准的高速成像设置和高强度 LED 灯是无法捕捉到这种光的。摩擦发光是一种自发光事件,当使用 LED 照明时,相较于糖果散射的光子,发光发出的光子量要少得多。使用高速摄像机捕捉 LifeSavers 糖果摩擦发光的关键是保证足够暗的环境。事实上,室内光甚至更少的光线就足够了,与此同时,增加帧积分时间也很重要。 在视频中,可以看到两种照明策略的对比。第一次录制时,在室内灯打开的情况下,我们使用 Phantom TMX 7510 高速摄像机以 110000帧/秒(fps)的速度进行实验,无法看到糖果所发出的光。之后,我们降低了照明亮度,在第二次实验中,我们使用 Phantom VEO 1310 以 8000 帧/秒(fps)捕捉到糖果发出的蓝光。
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