안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
야광봉을 꺾어서 빛을 내는 현상은 열을 발생시키지 않고 화학 반응을 통해 직접 빛을 만들어내는 화학발광의 대표적인 예시입니다.
야광봉의 플라스틱 튜브 안에는 디페닐옥살레이트라는 화학 물질과 형광 염료가 섞여 있는 액체가 들어 있고, 그 중심에는 과산화수소가 담긴 얇은 유리 앰플이 들어 있습니다. 야광봉을 꺾으면 이 내부의 유리 앰플이 깨지면서 격리되어 있던 두 가지 화학 물질이 비로소 하나로 섞이게 됩니다.
서로 만난 디페닐옥살레이트와 과산화수소는 즉각적인 화학 반응을 일으키며 에너지가 매우 높은 불안정한 중간 물질을 형성합니다. 이 중간 물질이 더 안정적인 이산화탄소로 분해되는 과정에서 축적되어 있던 화학 에너지가 방출되는데, 이 에너지가 주변에 함께 있던 형광 염료 분자로 이동하게 됩니다.
에너지를 전달받은 형광 염료 분자는 안정을 유지하던 전자가 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지 준위로 올라가는 들뜬 상태가 됩니다. 하지만 들뜬 상태는 화학적으로 매우 불안정하기 때문에, 전자는 다시 에너지가 가장 낮은 원래의 안정적인 궤도인 기저 상태로 떨어지려고 합니다.
이때 전자가 들뜬 상태에서 기저 상태로 복귀하면서 흡수했던 에너지를 빛의 형태로 외부에 방출하게 되는데, 이것이 바로 야광봉이 환하게 빛나는 원리입니다. 형광 염료의 종류에 따라 전자들이 기저 상태로 떨어지며 내뿜는 빛의 파장이 달라지기 때문에 빨간색, 초록색, 파란색 등 다양한 색상의 야광봉을 만들 수 있습니다.