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你看到的絢爛煙花,其實是“電子”在跳舞

每逢佳節或是盛大活動來臨之際,各地經常會施放煙花增加氣氛

當五顔六色的煙花于漆黑的夜幕之中綻放,伴随“嘭”的一聲巨響,煙花淩空而起,頃刻間,紅的、黃的、紫的、藍的各種顔色的煙花縱橫交錯,宛若流星隕落。

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在感到喜悅幸福之際,我們可曾想到過,這些缤紛的顔色是如何形成的呢?

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煙花的結構

煙花,又稱煙火、焰火。在火藥發明之後就有煙花了,是以也可稱得上是中國古代四大發明之一。

煙花和鞭炮的結構很相似,都是用黑火藥做藥引,火藥的藥劑在空間爆炸的時候會把煙花送上高空之中,當火藥在高空中燃燒、爆炸,就形成了煙花。

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圖源:hippopx

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煙花的效果

煙花之是以能綻放五顔六色的樣子,主要是因為“焰色”反應。在煙花制作過程當中,制作人員會定量的加入一些金屬發光劑和發色劑。

金屬發光劑主要是鋁粉和鎂粉,它們在氧氣中充分燃燒時就會發出耀眼的白光。而發色劑主要是一些金屬化合物,金屬化合物中的金屬和氧離子結合發生劇烈的反應,就會産生不同顔色的光芒。

焰色反應是什麼?焰色反應也稱作焰色測試及焰色試驗。是某些金屬,或是它們具有揮發性質的化合物在無色火焰中燃燒時,使火焰呈現出特殊顔色的反應。焰色反應的原理是每種化學元素所含有的“身份證”——特征光譜。

由于鈉、锶等元素的光譜中某些譜線占據了主導地位,是以它的焰色反應極其明顯,有色煙花通常會使用這些金屬元素。

說到這裡很多人都會覺得這是種化學反應,事實卻是:焰色反應屬于實體變化。

因為它并無新的物質生成,主要是物質内部的電子能級改變所産生的變化,并不涉及化學性質和其本身物質結構的改變。

不同類别的金屬化合物在空氣中燃燒時會産生不同的顔色,是以我們常常會使用燃燒後産生的顔色,來辨識是哪種金屬化合物。

舉例幾種常見的顔色:鈉元素燃燒時所産生的焰色反應是黃色的,銅元素是綠色的,而鉀元素則通常呈現淺紫色,但由于鉀元素中通常會摻雜些鈉元素,是以我們經常會使用藍色钴玻璃觀察。

制作煙花的人會将這些物質進行巧妙的排序,來決定燃燒的先後次序,我們看到五彩缤紛、絢爛十足的煙花,其實是“電子”在跳舞。

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在清楚了煙花的顔色後,讓我們來繼續深入了解煙花聲音效果。

火藥的藥劑在空間中爆炸時會産生大量的氣體,有些氣體從噴孔縫隙穿梭可以發出動聽的笛聲和哨聲。有的氣體爆炸能力強一些,可以直接炸碎容器産生爆破聲和“餘震”的嗡嗡聲。

通俗來說,煙花的聲音效果産生類似于管樂的原理,不同的樂器能在氣流下發出不盡相同的音色。

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大氣無形殺手:煙花

煙花雖美,但在燃放的過程中會釋放大量的空氣污染物。“酸雨”的主要構成物:二氧化硫、一氧化氮二氧化氮等,就是煙花燃放時産生的氣體。這些氣體不僅會對大氣造成危害,更會影響人體的呼吸系統和心血管系統。

1990年,遼甯省丹東市春節前夕煙花爆竹齊鳴,據環保站人員檢測,這些氣體的危害相當于一起重大污染事故。随着時代的發展和科技的進步,越來越多的人開始關心環保問題,于是電子煙花由此誕生了。

電子煙花不采用黑火藥和藥引,利用内部的電子元器件,通過燈光反射帶、彩屑來産生傳統煙花爆炸後的絢爛多彩。例如河北就舉辦了一場電子煙花展,展覽結束後不僅沒有産生過多火藥燃燒後的刺鼻氣味,更沒有傳統煙花燃放後所産生的垃圾。電子煙花還可回收利用,可謂既環保又美觀。

但相較于傳統煙花,由于電子煙花是最新研發出來的,市場上并沒有大量普及,大衆是無法購買的。

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過去燃放煙花爆竹是為了驅魔辟邪,而現如今,煙花更多意味着噪音和大氣污染。煙花雖然絢麗多彩,但我們更應該盡量避免給環境帶來過多負擔。

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END

稽核專家

孫亞飛,清華大學化學博士。

蝌蚪五線譜原創文章,轉載注明來源

責編/心與紙

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