黑暗中的光魔術師-螢火蟲(花蓮縣大榮國小)




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黑暗中的光魔術師-螢火蟲
佳作
黑暗中的光魔術師-螢火蟲
楊文廷∕林東標
花蓮縣大榮國小

主題深度介紹
冷光與熱光
一、名詞解釋 
    熱光 (Incandescence)就是從熱能所產生的光,如果將某東西加熱到夠高的溫度,它就會開始熱熾發光,當電爐或在烈火中的金屬片熾熱到「紅熱(red hot)」,那就是熱光;在普通熱光燈泡內的鎢絲被加得更熱,它就會發出明亮的「白熱(white hot) 」,也是同樣的道理,太陽和星星都是熱光發光。
    冷光 (Luminescence)是從其它能源在普通和較低溫度所發出來的光線;在冷光中,某個原子的一個電子被能源的力量,從「基本狀態(最低能階)」踢到「興奮狀態(較高能階)」,因為這種興奮狀態不是該電子的穩定狀態,因此,該電子以光的形式,將能量釋放出來,而回到它的「基本狀態」。
    如果覺得上面這一段話太過於「科學化」,那麼可以用一個比較日常的例子來說明:如果你舉起一塊石頭,你的肌肉提供了把石頭提升到高能階位置的能量,如果你丟下石頭,你所提供的能量被釋放了,當時頭掉回原來的低能階位置,有一部份能量以聲音的形式釋放出來,冷光也是如此,電荷吸引力相當於重力,原子核就是地球,電子就是石頭,光就是聲音。

二、冷光種類與簡介
    冷光有幾種,每一種都以能源和引發冷光者來命名,以下僅列舉與本單元相關之冷光種類。
化學冷光 (Chemiluminescence)是從化學反應所產生的冷光,有一種小朋友玩具會發光的塑膠管就是化學冷光的樣本。
生物冷光 (Bioluminescence)是在生物體內化學反應所產生的冷光,它是一種化學冷光,螢火蟲就是生物冷光的好範例。

三、創意聯想 
     物體發光,可以分為「熱光」和「冷光」兩種類型。由於物體溫度的升高而發生的光,叫做熱光,因此油燈、蠟燭都是屬於「熱光」光源,而像螢火蟲之類,把別的能量變成了光,但本身溫度卻並不升高,這就是「冷光」光源。
    靠近電燈泡,我們會感覺到熱,這說明它是一種熱的光源,事實上電燈泡是電流把燈絲灼熱到2500℃左右而發光的,而且其中大約只有7~8%的能量變成了可見的光,其餘90%以上都變成了毫無用處的熱量以及其他看不見的不可見光,所以深究起來,電燈可也浪費不少的電呢。
    日光燈就不同了,你看上去是一根白色的管子,以為它是磨砂玻璃製成的,其實這是一種塗在玻璃上的螢光物質,在管子裏面則裝了一些氬氣和水銀蒸氣,當電流通過時,這些氣體便發出了看不見的紫外線,這些紫外線射到螢光物質上便引起了它們的發光,不同的螢光質,發光的顏色也不同,正因為這樣,所以人們把它製成日光燈,使紡織、顏料等工業生產出來的產品,不會因為白天,或者晚上光線的不同而有顏色判斷錯誤的問題,這種燈的溫度大約只有40℃到50℃,所以要保持一定溫度的空間,就需要裝日光燈,而不能裝上一般的熾熱電燈泡。

螢火蟲的生態
螢火蟲的生命週期 
    螢火蟲的一生分為四個階段,分別是卵(約 25天)、幼蟲(約90天)、蛹(約7天)、成蟲(約10天),是完全變態的生物,交配後雄蟲在一至兩天內死亡,雌蟲則在產下卵後才結束生命。

螢火蟲的食物 
    螢火蟲在卵及蛹的階段不需要食物,但在幼蟲與成蟲的階段期間則會進行攝食,水生的幼蟲是吃螺類、蚌類,在陸生的幼蟲便吃蝸牛類、蚯蚓等。進食時,幼蟲會先把螺類或蝸牛麻醉,使其不能伸縮,接著注射消化液吸,開始食用,成蟲則飲用露水、花蜜或花粉而已  。

螢火蟲的天敵
人類(造成環境破壞)
捕食性動物(如蜘蛛、蝙蝠)
微生物(真菌、細菌等)
其他(如天候、光害、寄生的 ?類與沼蠅)

螢火蟲的光
    螢火蟲從幼蟲時期便會發光,也有不發光的螢火蟲(有的鉅角瑩屬的螢火蟲雌雄皆不發光)雄性的發光器位於第六與第七節,雌性則在第七節。
    螢火蟲的腹部末端有發光器,而發光器是由發光細胞、反射細胞、透明表皮、氣管等組合而成。發光細胞中的螢光素、螢光酵素、三磷酸和氧作用,產生複雜的氧化還原反應,而產生亮光,光藉由反射細胞反射,再經由透明的表皮透射出來。