在露营地或演出现场，把一根棒子“啪”地一折再摇一摇，荧光就会弥漫开来。它没有电池也没有电线，握在手里也不烫。它既不像蜡烛或灯泡那样燃烧或加热什么东西，又是怎么发光的呢？秘密就在棒子里发生的化学反应。这种现象就是“化学发光（Chemiluminescence）”。
简单来说，化学发光指的是“化学反应释放的能量不变成热，而是转化为光释放出来的现象”。由于它几乎不产生热，也被称为“冷光”；如果发生在生物体内，则另称为生物发光。
本文将依次介绍化学发光的定义和发光原理、荧光棒、鲁米诺、萤火虫等例子，以及它在实验室和工业领域中的应用方式。
化学反应发光的方式
什么是化学发光？
我们平时看到的光，大多来自高温的物体。像蜡烛或白炽灯那样，被加热到高温的物体发出光，叫作白炽发光。相反，化学发光即使在低温下，也能由反应本身产生光。
（1）很早以前就为人所知的光
1669年德国的亨尼格·布兰德（Hennig Brand）发现的白磷，会在空气中自己发出柔和的绿光。这一景象令人印象深刻，以至于磷（Phosphorus）这个名字就来自意为“带来光的东西”的希腊语。这种光是白磷与空气中的氧气反应时产生的典型化学发光。在实验室制造的物质中，1877年波兰化学家布罗尼斯瓦夫·拉齐谢夫斯基（Bronisław Radziszewski）首次在一种名为洛粉碱（Lophine）的化合物中观察到了化学发光。
（2）相似却不同的光
这三种光按照能量从哪里获得来区分。
- 荧光（Fluorescence）：吸收了光的物质立即发出另一种颜色的光的现象。
- 磷光（Phosphorescence）：把吸收的光能储存起来再慢慢释放的现象，夜光贴纸就是典型的例子。
- 化学发光（Chemiluminescence）：不吸收光，仅凭化学反应的能量发光的现象。
发光的原理
关键在于“激发态”。物质中的电子平时停留在最稳定的基态，但获得能量后，就会跃升到更高的能级，成为激发态。激发态很不稳定，电子很快就会回到原来的位置，这时会把多余的能量以光的粒子，也就是光子的形式释放出来。
（1）反应产生激发态分子
一般的化学反应会把多余的能量以热的形式释放出来。而在化学发光中，两种物质反应生成的产物一开始就处于激发态。这种分子在回到基态的过程中发出光，所以温度几乎不会升高。
（2）光的颜色由分子决定
光的颜色取决于回落时释放的能量大小。能量越大，光越接近蓝色；能量越小，光越接近红色。因此，根据发光的分子不同，同一个原理也能产生多种颜色。
日常生活中的化学发光
化学发光即使在实验室之外，也比想象中离我们更近。从玩具到刑事侦查，再到大自然中的生物，它的用途多种多样。
[案例1] 一折就亮的荧光棒
荧光棒里装有含草酸酯和荧光染料的溶液，以及装着过氧化氢的细玻璃管。折弯棒子时，玻璃管破裂，两种溶液混合，反应释放的能量使染料进入激发态，从而发出光。这种方式以20世纪60年代美国贝尔实验室的埃德温·钱德罗斯（Edwin Chandross）发现的反应为基础，经化学公司美国氰胺公司（American Cyanamid）的迈克尔·劳哈特（Michael Rauhut）改良，才成为今天的样子。改变染料的种类，就能发出绿色、蓝色、橙色等颜色；在温暖的地方更亮但熄灭得快，在寒冷的地方较暗但能持续更久。
[案例2] 寻找血迹的鲁米诺
鲁米诺（Luminol）是一种与过氧化氢反应时会发出蓝光的物质，1902年在德国首次合成。1928年，德国化学家H. O. 阿尔布雷希特（H. O. Albrecht）发现血液会使这种光变得更强，这是因为血液中血红蛋白所含的铁能促进反应。随后在1937年，德国法医学家瓦尔特·施佩希特（Walter Specht）详细研究了把它用于犯罪现场血迹检测的方法。即使是擦拭过的地方残留的极少量血液，在暗处也会发光约30秒。
[案例3] 照亮夜晚的萤火虫
萤火虫体内的荧光素（Luciferin）在一种名为荧光素酶（Luciferase）的酶的帮助下与氧气反应，从而发出光。这可以说是生物体产生的化学发光。深海中的水母和鱼类虽然各个物种使用的物质不同，也都是以类似的原理发光。
化学发光的用途与局限
化学发光不需要从外部照射光，因此背景很暗，相应地，即使是极微弱的光也能准确捕捉。凭借这一优点，它被广泛用作分析工具。
（1）能检测出极少的量
大气监测仪器通过计量一氧化氮与臭氧反应时发出的光，来测定空气中污染物的含量。在生命科学实验中，人们把发光反应连接到特定的蛋白质上，连肉眼看不见的微量也能检测出来。
（2）一旦点亮就无法逆转
反应物质用完后光也会随之消失，所以荧光棒只能使用一次。鲁米诺遇到含铁或铜的物质以及漂白剂时也会发光，因此即使发了光，也不能马上断定是血液，而要用其他检测再次确认。
化学发光告诉我们，即使不生火，只要物质与物质相遇，光就能诞生。演出现场的荧光棒、侦查现场的蓝光、夏夜里的萤火虫，都是以同样的原理在发光。
再问一次眼前的光从何而来，这正是探索日常生活中化学的第一步。
