Permata Sawang Ular / Mata Dewa / Geliga Ular / DLL

Sedikit Ringkasan Teori Di Sebalik Fenomena “Bercahaya” Batu Mata Dewa/Kunang2/geliga ular (Glow In Dark -phosphorescene)

Perbincangan bahan/batu jenis ini jatuh dalam bab Luminescene, dan luminescene terbahagi kepada dua iaitu fluorescene dan phosphorescene. Setepatnya ia dalam fasal phosphorescene.Secara mudah, fenomena ini berlaku “kesan pentenagaan atom dalam bahan tersebut..” atau lebih spesifik lagi “kesan pergerakan electron dalam atom bahan tersebut…”.

Bagaimana…?

Asas-asas tentang atom: Atom terdiri daripada nuklear (proton bercas positive dan neutron yang neautral) dan dikelilingi oleh electron-elektron bercas negatif. Atom lebih sesuai untuk dinyatakan sebagai “electrically neautral” kerana cas positif pada nukleus diseimbangkan oleh cas negatif  pada electron sekeliling. Atom boleh sahaja menjadi bercas positif atau negatif, apabila electron bertambah atau berkurang satu atau lebih, dan atom tersebut dipanggil ions. Ions bercas negative dipanggil anions dan ions bercas positif dipanggil cations. Kompaun kimia boleh difahami terdiri daripada 2 bahagian, iaitu bahagian bercas positif (cations) dan bahagian bercas negative (anions).

 Bagaimana mekanismanya?

Teori secara umum: Cahaya matahari atau cahaya lampu adalah satu bentuk tenaga. 

Apabila bahan/batu jenis ini (bahan/batu jenis lain tidak termasuk dalam perbincangan ini) mendapat tenaga yang mana tenaga tersebut masih dibawah tahap yang boleh menyebabkan diri bahan/batu tersebut terbakar – mereka menukar tenaga ini kepada satu bentuk radiasi yang dinamakan “cold radiation”, yang mana kebiasaan panjang gelombangnya terletak dalam spectrum yang dapat dilihat (visible spectrum /radiation) iaitu 380-750nm. Dalam kes batu mata dewa/kunang2, apabila kita melihat bahan/batu tersebut “bercahaya” apabila diletak di tempat lebih gelap selepas didedahkan kepada cahaya matahari, itulah yang dinamakan “cold radiation”. ‘Cold radiation’ dikenali juga sebagai luminescene.

Bagaimana kesan pergerakan electron dapat menghasilkan cahaya?

Penerangan lebih spesifik: Tenaga berlebihan yang diterima oleh bahan luminescene ini setelah didedah kepada cahaya matahari tadi, digunakan untuk menggerakkan elektron-elektron keluar daripada orbit normal (“ground state”) mereka, kepada orbit-orbit yang tahap tenaganya lebih tinggi (“excited state”) dan ianya tidak stabil. 

Kemudian apa berlaku?

Setelah electron-elektron tadi telah kembali kepada orbit-orbit mereka yang lebih stabil, mereka memberikan tenaga yang berlebihan tadi dalam bentuk “electromagnetic radiation” atau “cahaya”. Dari segi teori kuantum, diterangkan “electron-elektron membuang tenaga mereka dalam bentuk photon cahaya”.

Apakah sebenarnya factor dalaman yang terdapat pada bahan/batu jenis ini yang membolehkan cahaya dipancarkan?

Terdapat 2 faktor iaitu :

(1) sifat intrisik bahan 

(2) kehadiran activator –atau luminescene impurity.

Semua produk Glow In Dark mempunyai phosphor. Secara umumnya, phosphor ia bahan yang mempamerkan fenomena luminescene. Luminescene ialah pancaran cahaya oleh mana-mana bahan yang bukan disebabkan oleh haba (heat). Ianya adalah “cold body radiation”.

[Nota: lawan kepada luminescene ialah incandescene (Latin – to glow white); iaitu pancaran cahaya disebbakan oleh haba (heat). Contohnya pancaran cahaya oleh lampu spot light yang mana filamen dari tungsten dipanaskan ke tahap suhu yang sangat tinggi sehingga ia “bercahaya”. Contoh lain, besi yang hendak ditempa dipanaskan sehingga –bercahaya merah- adalah contoh incandescene]

Phosphor mempunyai 3 sifat:

• a.     a.  Jenis tenaga apa mereka perlukan untuk pentenagaan
• b.    b.   Cahaya berwarna apa yang mereka hasilkan
• c.     c. “persistence” – berapa lama mereka dapat bercahaya selepas pentenagaan

Contoh-contoh phosphor ialah:

1. a.     a. Zinc Sulfide (semenjak 1930an)
2. b.    b.  Strontium Aluminate (baru di cipta)
3. c.    c.   Calcium Sulfide
4. d.    d.  Alkaline earth metal silicate

[Nota: Pada hari ini, ahli kimia telah mencipta ratusan bahan yang bersifat phosphor. Selalunya  bahan phosphor ini terdiri daripada transition metal compound dan rare earth compound dalam pelbagai bentuk]

Strontium Aluminate lebih bercahaya dan tahan lama berbanding zinc sulfide. Kedua-duanya berwarna hijau. Batu mata dewa/kunang2/terang bulan/terang malam dibuat daripada pigmen phosphorescene ini.

Untuk Glow In Dark berwarna merah, digunakan pigmen phosphorescene Calcium Sulfide. Manakala untuk bercahaya warna biru digunakan pigmen phosphorescene Alkaline earth metal silicate.

Dimana produk phosphor ini diaplikasi?

• a.      a. Dibuat batu permata (spt. Batu mata dewa/kunang2/geliga ular)
• b.      b. Dalam tulisan papantanda “EXIT” dll papantanda keselamatan
• c.      c.  Dalam jalur catan pejalan kaki (pathway marking)
• d.      d. Catan dinding (permukaan bangunan nampak bercahaya)
• e.      e.  Dalam skrin radar; atau dalam alatan/benda yang berkait dengan aviasi dan navigasi
• f.        f.  Dalam barang mainan kanak-kanak “glow in dark”
• g.      g.  Dalam dekorasi jam tangan

[Nota: Teknologi dalam dekorasi jam supaya persistence atau fenomena bercahaya dapat bertahan lama sehingga bertahun-tahun….sumber pentenagaannya daripada bahan radiaktif yang dicampur ke dalam phosphor tadi.]

PENUTUP

Dalam bahan jenis ini – pergerakkan electron-elektron di antara orbit normal (“ground state”) dan orbit bertenaga tinggi (“excited state”) mengambil tempat dalam bentuk rawak.

Jika secara mayanya tidak ada penangguhan antara electron-elektron menerima tenaga dan melepaskan tenaga tersebut dalam bentuk cahaya yang boleh dilihat apabila sumber pentenagaan tadi dihentikan, fenomena ini dinamakan fluorescene. Iaitu dapat dilihat pada ketika ada sumebr cahaya/tenaga sahaja, apabila dialihkan sumebr cahaya/tenaga tersebut, maka fenomena “bercahaya” pada bahan tersebut tidak dapat dilihat.

Jika terdapat penangguhan diantara electron-elektron menerima tenaga dengan electron-elektron melepaskan tenaga dalam bentuk cahaya setelah sumber pentenagaan tadi dihentikan, fenomena ini dinamakan phosphorescene. Fenomena “bercahaya” pada bahan/batu dapat dilihat setelah sumber cahaya dialihkan. Inilah apa yang berlaku pada batu mata dewa/kunang2 dan lain2 nama yang diberi kepada batu jenis ini.