從螢火蟲到日光燈
什麼樣的機制產生了螢火蟲的光呢?通常將這種光歸類為冷光,也就是說這種光並沒有轉成熱的能量消耗。在把能量轉化為光的過程中,螢火蟲的效率是不是百分之百?
其實螢火蟲是由兩種物質引起發光的。這些物質的通稱是螢光素(luciferin)和螢光素鋂(luciferase),不過在不同的有機生物內仍有差異。螢光素脢只是一種脢(enzyme,又稱酵素),是發光作用理的生物催化劑。
螢火蟲是藉一連串的化學作用來發光的。每個螢光素分子在化學反應中氧化,就放出一個光子(photon),因此能量轉化為光的效率可說是百分之百。這種光稱為「冷光」,因為和一般的光如白熾燈泡、燭火、燒紅的火鉗等相比,螢火蟲的發光不是由於高溫分子劇烈的熱擾動(thermal agitation)所產生的。很多有關食物發光的報導,皆導因於細菌發光,這是細菌從食物養分得到能量的一種自然過程。
至於日光燈,其管內充以低壓的水銀蒸汽和氬汽,並在管內壁塗以燐光晶體。 當通電後,電極會發射出電子,此電子碰撞到管內的水銀蒸汽原子,把原子外圍的一個電子激發到較高能階,而受激發的電子很快會降回原來能階。由高能階降回低能階損失的能量以紫外光的形式放出,此一放出之紫外光為管壁上之燐光晶體吸收並放出可見光。因此我們便能用以照明了。
而一般白熾燈泡的發光原理為,當燈泡加上電壓時,鎢絲通過電流而被加熱,即會放射出電磁波(熱輻射),其波長含可見光,故為人眼所見。
綜合以上所談,螢火蟲、日光燈與白熾燈泡的發光機制皆不同,分別為化學反應、電子激發與熱輻射。但共同之特點為,皆放出人眼所能看見之電磁波。