Les bâtons lumineux ou bracelets lumineux sont des tubes en plastique remplis de liquide et que l’on doit plier en deux pour briser une capsule à l’intérieur, et qui va alors produire de la lumière.
Le bâton lumineux peut alors servir, durant quelques heures, à éclairer environ autant qu’une bougie ou une petite lampe torche, ou à servir de balise lumineuse pour se rendre visible la nuit, évidemment sans l’inconvénient de s’éteindre au moindre coup de vent.
Ils sont connus sous leur nom anglais « glowstick » ou leur nom commercial « snap-light® » ou « cyalume® ».
Ils sont utilisés en spéléologie, par les secours, comme source de lumière autonome et temporaire, ou encore à usage récréatif lors des concerts ou festivals, sous forme de bracelets lumineux colorés.
Comment ça fonctionne ?
L’anatomie d’un bâton lumineux est la suivante : l’enveloppe extérieur en plastique translucide est flexible. Elle contient un liquide et une ampoule en verre, remplie d’un autre liquide :
Quand on fléchit le bâton lumineux, on brise l’ampoule interne et les deux liquides se mélangent et réagissent chimiquement en produisant de la lumière.
L’ampoule en verre contient un ester similaire au luminol utilisé par la police scientifique : de l’oxalate de diphényle ou du TCPO (oxalate de di(2,4,6-trichlorophényle), ainsi qu’un colorant, dont le choix va déterminer la couleur du bâton lumineux.
L’ampoule initialement scellée baigne dans un produit oxydant : de l’eau oxygénée.
Une fois activée, la réaction qui a lieu se fait en plusieurs étapes :
Premièrement, l’ester est décomposé en phénols et en 1,2-dioxétanedione.
Ensuite, le 1,2-dioxétanedione se décompose en CO2, ce qui a pour effet de libérer de l’énergie, qui est alors captée par le colorant. Au cours de ce processus, le colorant se retrouve dans un état excité, il a un surplus d’énergie.
Enfin, le colorant se désexcite en libérant un photon, donc en produisant de la lumière. C’est cette lumière que l’on voit.
Selon le colorant utilisé, on a différentes couleurs possibles. Tous les colorants comportent cependant plusieurs groupes phényles. Ces groupes ont la particularité d’avoir ses électrons délocalisés. Les électrons appartiennent au noyau phénolique sans appartenir à un atome particulier dans la molécule.
Finissons par dire que dans les tubes lumineux, on peut choisir si la lumière doit être vive et courte ou moins vive mais plus longue. Ce choix peut se faire entièrement en fonction du solvant que l’on utilise pour les différents produits.
La température est également importante. Si vous réchauffez votre bâton lumineux sous l’eau tiède ou chaude, la lumière n’en sera que plus éclatante. Il n’est en revanche pas possible de réactiver un bâton lumineux usagé. Le réchauffer (pas plus de 10 secondes au micro-ondes) permet de faire réagir ce qui subsiste de réactifs, mais une fois épuisé, il n’y a plus rien à faire.
D’autres sources de chimioluminescence
Le fonctionnement des bâtons lumineux est purement chimique : il repose sur le phénomène de chimioluminescence et ne nécessite ni piles, ni activation (comme la phosphorescence), ni flamme.
Ce phénomène n’est pas artificiel. Il est par exemple utilisé par les lucioles, qui synthétisent de la luciférine, et qui, oxydée par l’oxygène de l’air en présence de la luciférase (une enzyme), produit la lumière qui rend les lucioles visibles le soir venu. On parle alors de bioluminescence, lorsque la chimioluminescence est produite par un être vivant directement.
Certains crustacés et mollusques pratiquement également la bioluminescence.
Les tubes lumineux chimioluminescents sont à distinguer des tubes lumineux au tritium gazeux (GTLS), qui eux fonctionnent par radioluminescence grâce à la décroissance radioactive d’un gaz et d’un luminophore.
Les bâtons lumineux sont sans dangers dans les environnements explosifs et sont non toxiques. Ils sont par ailleurs résistants et peuvent être conservés longtemps dans leur emballage. Ils sont également bon marché et on peut en trouver pour pas cher en ligne :
Le luminol utilisé par la police scientifique fonctionne en une seule étape : il n’a pas besoin d’un colorant spécifique. Il est oxydé par de l’eau oxygénée que l’on lui ajoute avant de pulvériser le mélange sur une scène de crime. La réaction entre le luminol et l’eau oxygénée est lente, mais elle peut être fortement accélérée par un catalyseur : c’est le rôle du fer présent dans l’hémoglobine.
C’est ce qui permet de repérer les moindres taches de sang même sèches ou essuyées. La luminescence dure alors moins d’une minute, mais reste suffisante pour prendre une photo en exposition longue. Cependant, comme le luminol c’est un produit toxique et qu’il altère la scène de crime, on lui préfère des substituts, ou des méthodes à base de lumière noire. Elle reste utilisée en dernier recours.
image d’en-tête : travail personnel.
