Jaký je chemický efekt světla?

Dnes vám řekneme, jaký je chemický efekt světla, jak je tento jev používán nyní a jaká je historie jeho objevu.

Světlo a tma

Veškerá literatura (od Bible po moderní fikci) využívá těchto dvou protikladů. A vždy světlo symbolizuje dobrý začátek a temnota je špatná a špatná. Pokud nechodíte do metafyziky a nerozumíte podstatě tohoto jevu, pak na bázi věčné konfrontace spočívá strach z temnoty, nebo spíše absence světla.

Lidské oko a elektromagnetické spektrum

Lidské oko je navrženo tak, aby lidé vnímali elektromagnetické oscilace určité vlnové délky. Nejdelší vlnová délka je červené světlo (lambda = 380 nanometrů), nejkratší je fialová (lambda = 780 nanometrů). Celé spektrum elektromagnetických kmitů je mnohem širší a jeho viditelná část zaujímá jen malou část. Infračervené oscilace člověk vnímá jiný smyslový orgán - kůži. Tato část spektra lidí zná jako teplo. Někdo je schopen vidět trochu ultrafialové (pamatujte si hlavní postava filmu "The Planet Ka-Peaks").

Hlavním kanálem pro získání informací pro osobu je oko. Proto lidé ztrácejí schopnost posoudit, co se děje kolem, když po západu slunce zmizí viditelné světlo. Tmavý les se stává nekontrolovatelným, nebezpečným. A tam, kde existuje nebezpečí, existuje strach, že někdo přijde a neznáme "a kousne sud." Ve tmě žijí hrozné a zlé bytosti a ve světle - dobré a rozumné.

Měřítko elektromagnetických vln. Část první: nízká energie

Když se zvažuje chemický účinek světla, fyzika obvykle odkazuje na viditelné spektrum.

Abychom pochopili obecně takové světlo, měli bychom nejprve promluvit o všech možných variantách elektromagnetických oscilací:

1. Rádiové vlny. Délka jejich vln je tak velká, že mohou obejít Zemi. Odrážejí se od iontové vrstvy planety a přenášejí informace lidem. Jejich frekvence je 300 gigahertzů a méně, a vlnová délka - od 1 milimetru nebo více (v perspektivě - do nekonečna).
2. Infračervené záření. Jak jsme uvedli výše, člověk vnímá rozsah IR jako teplo. Vlnová délka této části spektra je vyšší než vlnová délka této viditelné - od 1 milimetru do 780 nanometrů a frekvence je nižší - od 300 do 429 tererahertz.
3. Viditelné spektrum. Ta část celé stupnice, kterou lidské oko vnímá. Vlnová délka se pohybuje od 380 do 780 nanometrů, frekvence je od 429 do 750 terahertů.

Měřítko elektromagnetických vln. Druhá část: Vysoká energie

Níže uvedené vlny mají dvojí význam: jsou život smrtící, ale zároveň bez nich nemohla vzniknout biologická existence.

1. Ultrafialové záření. Energie těchto fotonů je vyšší než energie viditelných. Jsou dodávány naší centrální hvězdou, sluncem. A radiační charakteristiky jsou následující: vlnová délka od 10 do 380 nanometrů, frekvence od 3 * 10^{14. místo} až 3 * 10¹⁶ Hertz.
2. Rentgenové záření. Každý, kdo zlomil kosti, je s nimi obeznámen. Ale tyto vlny se používají nejen v medicíně. A jejich elektrony vyzařují vysokou rychlostí, která je blokována v silném poli nebo těžkými atomy, ve kterých byl z vnitřní komory vytržen elektron. Vlnová délka je od 5 pikometrů do 10 nanometrů, frekvence je mezi 3 * 10¹⁶-6 * 10¹⁹ Hertz.
3. Gama záření. Energie těchto vln se často shoduje s rentgenem. Jejich spektrum se výrazně překrývají, liší se pouze zdroj původu. Gama záření se vyskytuje pouze v nukleárních radioaktivních procesech. Ale na rozdíl od rentgenu, gama záření je schopno mít vyšší energie.

Dali jsme hlavní části rozsahu elektromagnetických vln. Každý rozsah je rozdělen na menší části. Například můžete často slyšet "tvrdé rentgenové záření" nebo "vakuové ultrafialové záření". Ale samotné dělení je podmíněné: kde hranice jednoho a začátek jiného spektra jsou obtížně určitelné.

Světlo a paměť

Jak jsme již uvedli, lidský mozek přijímá hlavní tok informací zrakem. Ale jak zachránit důležité momenty? Před vynálezem fotografie (chemický efekt světla je přímo zapojen do tohoto procesu), jeden by mohl napsat své dojmy v deníku nebo zavolat umělce, aby napsal portrét nebo obraz. První cestou je hříšná subjektivita, druhá - ne každý si to může dovolit.

Jako vždy, případ pomohl najít alternativu k literatuře a malbě. Schopnost dusičnanu stříbrného (AgNO₃) Je to už dávno, než se ve vzduchu rozplyne. Na základě této skutečnosti byla postavena fotografie. Chemický efekt světla spočívá v tom, že energie fotonu přispívá k osvobození čistého stříbra od jeho soli. Reakce nelze nazvat čistě fyzickou.

V 1725 německý fyzik IG Shultz náhodně smíchal kyselinu dusičnou, ve které stříbro bylo rozpuštěno, s křídou. A pak si také náhodou všiml, že sluneční světlo ztmavne směs.

Pak přišla řada vynálezů. Fotografie byly vytištěny na mědi, papíru, skle a nakonec na polymerním filmu.

Lebeděvovy experimenty

Popsali jsme výše, že praktická potřeba uchování obrazů vedla k experimentům a později k teoretickým objevům. Někdy je to naopak: již vypočtená skutečnost musí být potvrzena experimentem. Skutečnost, že fotony světla - to jsou nejen vlny, ale i částice, vědci už dlouhou dobu uhodli.

Lebeděv postavil zařízení založené na torzní rovnováze. Když světla spadla na desky, šipka se odchylovala od polohy "0". Takže bylo dokázáno, že fotony přenášejí hybnost na povrchy, což znamená, že vyvíjejí tlak na ně. A chemické působení světla má přímý vztah k tomuto.

Jak již ukázal Einstein, maso a energie jsou jedno a jedno. Foton, který se "rozpouští" ve hmotě, dává tedy jeho podstatu. Tělo může využívat přijatou energii různými způsoby, včetně chemických přeměn.

Nobelovu cenu a elektrony

Již zmíněný vědec Albert Einstein je známý svou speciální teorií relativity, vzorec E = mc² a důkazy relativistické účinky. Získal však velkou vědeckou cenu za to, ale za další velmi zajímavý objev. Einstein dokázal řadou experimentů, že světlo může "roztrhat" elektron z povrchu osvětleného těla. Tento jev se nazývá vnější fotoelektrický efekt. O něco později ten stejný Einstein zjistil, že existuje interní fotoelektrický efekt: když elektron nezanechává tělo pod působením světla, ale přerozděluje, přechází do vodivého pásma. A osvětlená látka mění vlastnost vodivosti!

Oblasti, ve kterých je tento jev používán, jsou mnoho: od katodových lamp až po "začlenění" do sítě polovodičů. Náš život ve své moderní podobě by byl nemožný bez použití fotoelektrického efektu. Chemický účinek světla pouze potvrzuje, že energie fotonu v látce může být přeměněna na různé formy.

Ozonové otvory a bílé skvrny

Trochu dříve jsme řekli, že když se chemické reakce vyskytují pod vlivem elektromagnetického záření, znamená to optický rozsah. Příklad, který chceme nyní citovat, je trochu dále.

Nedávno vědci z celého světa zazněli alarm: ozvěna ozónu visí nad Antarktidou, stále se rozšiřuje, což nutně skončí špatně pro Zemi. Ale pak se ukázalo, že všechno není tak děsivé. Za prvé, ozonová vrstva nad šestým kontinentem je prostě jemnější než ve zbytku světa. Za druhé, kolísání velikosti tohoto místa není závislé na lidské činnosti, jsou určeny intenzitou slunečního záření.

Odkud však ozon pochází? A to je jen lehká chemická reakce. Ultraviolet, který vyzařuje Slunce, se setkává s kyslíkem v horních vrstvách atmosféry. Ultraviolet je mnoho, je málo kyslíku a je zřídka. Nad otevřeným prostorem a podtlakem. A energie ultrafialového záření je schopna rozložit stabilní molekuly O₂ na dvou atomových kyslících. A další fotonový foton přispívá ke vzniku sloučeniny O₃. Jedná se o ozon.

Ozonový plyn je smrtelně nebezpečný pro celý život. Velmi účinně zabíjí bakterie a viry, které používají lidé. Malá koncentrace plynu v atmosféře není škodlivá, ale je zakázáno inhalaci čistého ozonu.

A tento plyn absorbuje ultrafialové kvanty velmi efektivně. Proto je ozonová vrstva tak důležitá: chrání obyvatele planety před nadbytkem záření, které může sterilizovat nebo zabíjet všechny biologické organismy. Doufáme, že je nyní jasné, jaké je chemické působení světla.