國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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神奇感光泥--膠水系列 3之3

碰到光線就變色的趣味實驗

器材白膠、硼砂、感光水乳液、紫色光雷射筆、透明片、西卡紙

※操作過程與現象

圖一是製作好的「神奇感光泥」,呈現白色。首先來看一看「神奇感光泥」的神奇變化。

1.玩法一:(圖二~圖四)

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)

2.玩法二:(圖五~圖七)

取一紙卡,剪出鏤空的SCIENCE FUN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了字樣的圖案(如圖七)。

3.玩法三:(圖八~圖十)

本玩法使用到紫色光雷射筆,由於此雷射筆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。

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(如圖八~十),因此可以隔空寫出文字喔!

觀賞實驗結果(33.7M)

製作方法:

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(參考資料1),但是改變不同的玩法「神奇感光泥」的製作與「磁性異形」幾乎一樣,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(磁性異形則為加入具磁性的三氧化四鐵)。製作過程如下:

1.秤取硼砂約0.8克並加水15毫升,在杯子中攪拌,最後杯底仍有硼砂沉澱,上層的澄清溶液為飽和硼砂水溶液

2.秤取約30克的白膠及5克的感光水乳液混合裝入燒杯中,並充分攪拌混合均勻。

3.將第1步驟的飽和硼砂水溶液,每次約1毫升,加入步驟2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。

※原理

「神奇感光泥」中買來的感光變色水乳液(photochromic slurry magenta)」中,會隨光線變色的化合物學名是:6-triuoromethyl-1,3,3-trimethyl-6-piperidino-spiro[indolino-2,3-[3H]naphtha-[2,1-b]oxazin2],結構如下圖。在沒有接觸紫外光時為無色(下圖左),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,反應回到原本無色的結構。

 

※叮嚀的話

1.「感光水乳液」的取得,可以從搜尋引擎以「感光變色水乳液」就能查到,但是並不便宜,150克要價一千元。而紫色光雷射筆一支也超過一千元,經費有限時,建議以透明片或紙卡(玩法一與二)來觀察顏色變化即可,不必購買紫色光雷射筆。

2.能隨光線而變色的化合物有相當多種,有興趣的網友可以試驗各種不同的感光變色劑,只是售價大多並不便宜

3.除了「感光」變色,也有另一種「感溫」變色的製作,請見參考資料1。

※參考資料

1.廖旭茂(2013)。自製感溫和感光變色異形。科學研習,52(7),36-41。

http://activity.ntsec.gov.tw/activity/ssm/52_7/index.html#38

2. Chemistry Zonehttp://chemistryzone.blogspot.tw/2008_02_01_archive.html