Kakšen je kemični učinek svetlobe?

Danes vam bomo povedali, kakšen je kemični učinek svetlobe, kako se ta pojav uporablja zdaj in kakšna je zgodovina njenega odkritja.

Svetloba in tema

Vsa literatura (od Biblije do sodobne fikcije) izkorišča ta dva nasprotja. In vedno svetloba simbolizira dober začetek in temnost je slaba in zla. Če ne gredo v metafiziko in razumemo bistvo fenomena, potem na temelju večne konfrontacije leži strah pred temo, ali ne, odsotnost svetlobe.

Človeško oko in elektromagnetni spekter

Človeško oko je zasnovano tako, da ljudje zaznavajo elektromagnetne nihanje določene valovne dolžine. Najdaljša valovna dolžina je rdeča luč (lambda- = 380 nanometrov), najkrajša je vijolična (lambda = 780 nanometrov). Celoten spekter elektromagnetnih oscilacij je veliko širši, vidni del pa zavzema samo majhen del. Infrardeča oscilacija oseba zaznava drug smiselni organ - kožo. Ta del spektra ljudje poznajo kot toploto. Nekdo lahko vidi malo ultravijolično (spomnite glavnega znaka filma "Planet Ka-Peaks").

Glavni kanal za pridobivanje informacij za osebo je oko. Zato ljudje izgubijo sposobnost ocenjevanja, kaj se dogaja okoli, ko po sončenju izgine vidna svetloba. Temni gozd postane neobvladljiv, nevaren. In kjer obstaja nevarnost, obstaja strah, da bo nekdo prišel in neznan "in bo ugriznil sod". V temi živijo strašna in zla bitja in v luči - dobro in razumevanje.

Lestvica elektromagnetnih valov. Prvi del: nizka energija

Ko se upošteva kemični učinek svetlobe, se fizika navadno nanaša na vidni spekter.

Da bi razumeli, da bi na splošno taka luč, bi morali najprej govoriti o vseh možnih variantah elektromagnetnega nihanja:

1. Radio valovi. Dolžina njihovih valov je tako velika, da lahko kroži Zemljo. Odražajo jih ionski sloj planeta in prenašajo informacije ljudem. Njihova frekvenca je 300 gigahertz in manj, valovna dolžina - od 1 milimetra ali več (v perspektivi - do neskončnosti).
2. Infrardeče sevanje. Kot smo rekli zgoraj, oseba zazna IR razpon kot toplino. Valovna dolžina tega dela spektra je višja kot pri vidnem spektru - od 1 milimetra do 780 nanometrov, frekvenca pa nižja - od 300 do 429 tererahertzov.
3. Vidni spekter. Tisti del celotne lestvice, ki jo človeško oko zazna. Valovna dolžina je od 380 do 780 nanometrov, frekvenca pa je od 429 do 750 terahertzov.

Lestvica elektromagnetnih valov. Drugi del: visoka energija

Spodnji valovi imajo dvojni pomen: smrtno živijo, a brez njih biološki obstoj ni mogel nastati.

1. Ultravijolično sevanje. Energija teh fotonov je višja od energije vidnih. Nabavlja jih naša osrednja zvezda, Sonce. Lastnosti sevanja so: valovna dolžina od 10 do 380 nanometrov, frekvenca od 3 x 10¹⁴ do 3 * 10¹⁶ Hertz.
2. Rentgenski žarki. Vsakdo, ki je zlomil kosti, je z njimi seznanjen. Toda ti valovi se ne uporabljajo le v medicini. In njihovi elektroni oddajajo z veliko hitrostjo, ki je zavržena v močnem polju ali težkih atomih, v katerih je bil porušen elektron iz notranje lupine. Valovna dolžina je od 5 pik do 10 nanometrov, frekvenca pa je med 3 x 10¹⁶-6 * 10¹⁹ Hertz.
3. Gamma sevanje. Energija teh valov pogosto sovpada z rentgenskim žarkom. Njihov spekter je precej prekrivan, le vir izvora se razlikuje. Gamma žarki se pojavljajo samo v jedrskih radioaktivnih procesih. Toda, za razliko od rentgenskega slikanja, gama sevanja ima lahko več energije.

Dali smo glavne dele merila elektromagnetnih valov. Vsaka od območij je razdeljena na manjše odseke. Na primer, pogosto lahko slišite "trde rentgenske žarke" ali "vakuumske ultravijolične". Toda samo delitev je pogojna: kjer je težko določiti meje enega in začetek drugega spektra.

Svetloba in spomin

Kot smo že povedali, človeški možgani prejmejo glavni tok informacij skozi vid. Ampak kako rešiti pomembne trenutke? Pred izumom fotografije (kemični učinek svetlobe je vpleten neposredno v ta proces), bi lahko zapisali svoje vtise v dnevnik ali poklicali umetnika, da bi napisal portret ali sliko. Prvi način je grešna subjektivnost, druga - ne moremo privoščiti vsi.

Kot vedno je primer pomagal najti alternativo literaturi in slikanju. Sposobnost srebrovega nitrata (AgNO₃) Pred časom je bilo v temi temno v zraku. Na podlagi tega je bila zgrajena fotografija. Kemični učinek svetlobe je, da energija fotona prispeva k osvoboditvi čistega srebra iz njegove soli. Reakcije ne moremo imenovati povsem fizično.

Leta 1725 je nemški fizik IG Shultz pomotoma mešal dušikovo kislino, v kateri je srebro raztopilo, s kredo. In potem je tudi po nesreči opazil, da sončna svetloba temnejša zmes.

Potem je prišel vrsta izumov. Fotografije so bile natisnjene na bakru, papirju, steklu in končno na polimernem filmu.

Lebedev poskusi

Zgoraj smo opisali, da je praktična potreba po ohranjanju slik privedla do eksperimentov in kasneje do teoretičnih odkritij. Včasih je drugače: že izračunano dejstvo je treba potrditi z eksperimentom. Dejstvo, da so fotoni svetlobe - to niso samo valovi, temveč tudi delci, so znanstveniki že dolgo uganili.

Lebedev je zgradil napravo, ki temelji na torzijskem ravnotežju. Ko so luči padle na plošče, se je puščica odmaknila od položaja "0". Tako je bilo dokazano, da fotoni prenašajo impulz na površine, kar pomeni, da pritiskajo na njih. In kemično delovanje svetlobe ima neposredno povezavo s tem.

Kot je že pokazal Einstein, sta masa in energija enaka. Zato je foton, ki se "raztaplja" v materiji, mu daje bistvo. Telo lahko uporablja energijo, ki jo prejmemo na različne načine, tudi za kemične transformacije.

Nobelova nagrada in elektroni

Že omenjeni znanstvenik Albert Einstein je znan po svoji posebni teoriji relativnosti, formuli E = mc² in dokazov relativistični učinki. Toda za to je prejel pomembno znanstveno nagrado, a za drugo zelo zanimivo odkritje. Einstein je s številnimi eksperimenti dokazal, da lahko svetloba "raztrga" elektron s površine osvetljenega telesa. Ta pojav se imenuje zunanji fotoelektrični učinek. Malo kasneje je isti Einstein ugotovil, da obstaja notranji fotoelektrični učinek: ko elektron ne zapusti telesa pod svetlobo, ampak ga prerazporedi, preide v cono prevodnosti. In osvetljena snov spremeni prevodnost lastnosti!

Območja, na katerih se ta pojav uporablja, so številne: od katodnih svetilk do "vključitve" v omrežje polprevodnikov. Naše življenje v sodobni obliki bi bilo nemogoče brez uporabe fotoelektričnega učinka. Kemični učinek svetlobe samo potrjuje, da se lahko energija fotona v snovi pretvori v različne oblike.

Ozonske luknje in bele lise

Nekoliko prej smo rekli, da se pri kemičnih reakcijah pojavijo pod vplivom elektromagnetnega sevanja. Primer, ki ga želimo zdaj omeniti, je nekoliko večji od tega.

V zadnjem času so znanstveniki z vsega sveta zveneli z zaskrbljenostjo: ozonska luknja je visela nad Antarktiko, se ves čas širi in to se bo nujno končalo slabo za Zemljo. Ampak potem se je izkazalo, da vse ni tako zastrašujoče. Prvič, ozonski plašč na šestem kontinentu je preprosto bolj subtilen kot v preostalem svetu. Drugič, nihanja velikosti tega mesta niso odvisna od človeške dejavnosti, določajo jih intenzivnost sončne svetlobe.

Od kod prihaja ozon? In to je le svetlobno-kemijska reakcija. Ultravijoličen, ki oddaja Sonce, se sreča s kisikom v zgornjih plasteh atmosfere. Ultravijolično je veliko, malo kisika je in je redčen. Nad samo odprtega prostora in vakuuma. Energija ultravijoličnega sevanja pa lahko razgradi stabilne molekule O₂ na dva atomska kisika. In nato naslednji UV-foton prispeva k nastanku spojine O₃. To je ozon.

Ozonski plin je smrtonosno nevaren za vse življenje. Zelo učinkovito ubija bakterije in viruse, ki jih uporabljajo ljudje. Majhna koncentracija plina v ozračju ni škodljiva, vendar je prepovedano vdihavati čist ozon.

In ta plin zelo učinkovito absorbira ultravijolične kvante. Zato je ozonski plašč tako pomemben: prebivalci površine planeta ščitijo pred prekomerno obsevanjem sevanja, ki lahko sterilizira ali ubije vse biološke organizme. Upamo, da je sedaj jasno, kakšen je kemični učinek svetlobe.