Koji je kemijski učinak svjetlosti?

Danas ćemo vam reći što je kemijski učinak svjetla, kako se ovaj fenomen primjenjuje i koja je povijest njezina otkrića.

Svjetlost i tama

Sva literatura (od Biblije do moderne fikcije) iskorištava ove dvije suprotnosti. I uvijek svjetlo simbolizira dobar početak, a tama je loša i zla. Ako ne idete u metafiziku i shvatite suštinu tog fenomena, tada se u podnožju vječnog sukoba nalazi strah od tame, odnosno nedostatka svjetlosti.

Ljudsko oko i elektromagnetski spektar

Ljudsko oko je dizajnirano tako da ljudi percipiraju elektromagnetske oscilacije određene valne duljine. Najduža valna duljina je crveno svjetlo (lambda = 380 nanometara), najkraći je ljubičasta (lambda = 780 nanometara). Cijeli spektar elektromagnetskih oscilacija je mnogo širi, a njezin vidljivi dio zauzima samo mali dio. Infracrvene oscilacije osoba percipira drugi osjetilni organ - kožu. Ovaj dio spektra ljudi znaju kao toplinu. Netko je u mogućnosti vidjeti malo ultraljubičastog zraka (zapamtite glavni lik filma "Planet Ka-Peaks").

Glavni kanal za dobivanje informacija za osobu je oko. Stoga ljudi gube sposobnost procijeniti što se događa u blizini, kada nakon zalaska sunca vidljiva svjetlost nestaje. Tamna šuma postaje nekontrolirana, opasna. A gdje postoji opasnost, postoji strah da će netko doći i nepoznat "i da će ugristi bačvu." U mraku žive strašne i zle bića, iu svjetlu - dobre i razumne.

Skala elektromagnetskih valova. Prvi dio: niska energija

Kad se uzme u obzir kemijski učinak svjetlosti, fizika se obično odnosi na vidljivi spektar.

Da bismo shvatili da se općenito takvo svjetlo, prvo treba govoriti o svim mogućim varijantama elektromagnetskih oscilacija:

1. Radio valovi. Duljina njihovih valova je tako velika da mogu kružiti Zemlju. Odražavaju se iz ionskog sloja planeta i prenose informacije ljudima. Njihova frekvencija je 300 gigahertz i manje, a valna duljina - od 1 milimetara ili više (u perspektivi - do beskonačnosti).
2. Infracrveno zračenje. Kao što smo već rekli, osoba percipira IR raspon kao toplinu. Valna duljina ovog dijela spektra je veća od one vidljive - od 1 milimetra do 780 nanometara, a frekvencija je niža - od 300 do 429 tererahertz.
3. Vidljivi spektar. Taj dio cijele ljestvice koju ljudsko oko percipira. Valna duljina kreće se od 380 do 780 nanometara, frekvencija je od 429 do 750 terahertza.

Skala elektromagnetskih valova. Drugi dio: Visoka energija

Dolje navedeni valovi imaju dvostruko značenje: smrtonosni su za život, ali istodobno bez njih biološko postojanje nije moglo nastati.

1. Ultraljubičasto zračenje. Energija ovih fotona je veća od onih vidljivih. Oni su dobili našu središnju zvijezdu, Sunce. I karakteristike zračenja su sljedeće: valna duljina od 10 do 380 nanometara, frekvencija od 3 x 10¹⁴ do 3 * 10¹⁶ Hertz.
2. X-zrake. Svatko tko je slomio kosti je upoznat s njima. Ali ti se valovi koriste ne samo u medicini. A njihovi elektroni emitiraju pri velikoj brzini, koji je blokiran u jakom polju ili teških atoma, u kojima je izbačen elektron iz unutarnje ljuske. Valna duljina je od 5 pikona do 10 nanometara, frekvencija je između 3 * 10¹⁶-6 * 10¹⁹ Hertz.
3. Gama zračenje. Energija tih valova često se podudara s X-zrakama. Njihov se spektar značajno preklapa, samo se izvor izvora razlikuje. Gama zrake pojavljuju se samo u nuklearnim radioaktivnim procesima. Ali, za razliku od X-zraka, gama zračenje je sposobno imati veće energije.

Dali smo glavne dijelove ljestvice elektromagnetskih valova. Svaki od raspona podijeljen je na manje odjeljke. Na primjer, često možete čuti "tvrde rendgenske snimke" ili "vakuum ultraviolet". Ali sama podjela je uvjetna: gdje su granice jednog i početak drugog spektra teško odrediti.

Svjetlo i sjećanje

Kao što smo već rekli, ljudski mozak prima glavni tok informacija kroz vid. Ali kako spasiti važne trenutke? Prije izuma fotografije (kemijski učinak svjetla izravno je uključen u ovaj proces), mogao bi zapisati svoje dojmove u dnevnik ili nazvati umjetnika da napiše portret ili sliku. Prvi put je grješna subjektivnost, druga - ne svatko može priuštiti.

Kao i uvijek, slučaj je pomogao pronaći alternativu književnosti i slikarstvu. Sposobnost srebrnog nitrata (AgNO₃Već je davno u mraku u zraku. Na temelju ove činjenice, napravljena je fotografija. Kemijski učinak svjetlosti je da energija fotona pridonosi oslobođenju čistog srebra od svoje soli. Reakcija se ne može nazvati čisto fizičkom.

Godine 1725. njemački fizičar IG Shultz slučajno je miješao dušičnu kiselinu, u kojoj je srebro bilo otopljeno, s kredom. I onda je slučajno primijetio da sunčeva svjetlost smrači smjesu.

Tada je došao niz izuma. Fotografije su tiskane na bakru, papiru, staklu i, konačno, na polimernom filmu.

Lebedevovi eksperimenti

Prethodno smo opisali da praktična potreba za očuvanjem slika dovela je do eksperimenata, a kasnije i do teorijskih otkrića. Ponekad je obrnuto: već obračunatu činjenicu potrebno je potvrditi eksperimentom. Činjenica da fotoni svjetlosti - to su ne samo valovi, nego i čestice, znanstvenici su dugo vremena nagađali.

Lebedev je izgradio uređaj temeljen na torzijskoj ravnoteži. Kad su svjetla pala na ploče, strelica je odstupala od položaja "0". Tako je dokazano da fotoni prenose zamah na površine, što znači da oni vrše pritisak na njih. A kemijsko djelovanje svjetlosti ima izravan odnos prema tome.

Kao što je Einstein već pokazao, masa i energija su jedno i isto. Slijedom toga, foton, "otapanje" u materiji, daje joj svoju suštinu. Tijelo može koristiti energiju primljenu na različite načine, uključujući kemijske transformacije.

Nobelovu nagradu i elektrone

Već spomenuti znanstvenik Albert Einstein poznat je po svojoj posebnoj teoriji relativnosti, formula E = mc² i dokaza relativistički učinci. Ali on nije dobio veliku znanstvenu nagradu, već za još jedno vrlo zanimljivo otkriće. Einstein je dokazao niz eksperimenata da svjetlost može "izrezati" elektron s površine osvijetljenog tijela. Taj se fenomen naziva vanjski fotoelektrični efekt. Nešto kasnije, isti Einstein je otkrio da postoji unutarnji fotoelektrični efekt: kad elektron ne napusti tijelo pod djelovanjem svjetlosti, već se preraspodjeljuje, prelazi u provodni pojas. I osvijetljena tvar mijenja vodljivost!

Područja u kojima se ovaj fenomen koristi su mnogi: od katodnih svjetiljki do "uključivanja" u mrežu poluvodiča. Naš život u modernom obliku bilo bi nemoguće bez upotrebe fotoelektričnog efekta. Kemijski učinak svjetla samo potvrđuje da se energija fotona u tvari može pretvoriti u različite oblike.

Ozonske rupe i bijele mrlje

Malo prije smo rekli da kada se kemijske reakcije pojavljuju pod utjecajem elektromagnetskog zračenja, misli se na optički raspon. Primjer koji želimo citirati upravo sada je malo iznad toga.

Nedavno su znanstvenici iz cijelog svijeta zazvučili alarm: otvora ozona visjela je preko Antarktika, širi se cijelo vrijeme, a to će nužno zaista završiti za Zemlju. Ali onda se ispostavilo da sve nije tako zastrašujuće. Prvo, ozonski omotač na šesti kontinent jednostavno je suptilniji nego u ostatku svijeta. Drugo, fluktuacije veličine ove točke ne ovise o ljudskoj aktivnosti, nego se određuju intenzitetom sunčeve svjetlosti.

Ali odakle dolazi ozon? A ovo je samo svjetlo-kemijska reakcija. Ultraljubičasto zračenje koje zrači Suncu, susreće se s kisikom u gornjim slojevima atmosfere. Ultraviolet je mnogo, ima malo kisika, a rijetko je. Iznad samo otvorenog prostora i vakuuma. A energija ultraljubičastog zračenja je sposobna razbiti stabilne molekule O₂ na dva atomska kisika. A onda sljedeći UV foton doprinosi stvaranju spoja O₃. Ovo je ozon.

Ozonski plin smrtno je opasno za sve život. Vrlo učinkovito ubija bakterije i viruse koje koriste ljudi. Mala koncentracija plina u atmosferi nije štetna, ali je zabranjeno udisati čisti ozon.

I ovaj plin apsorbira ultraljubičaste kvane vrlo učinkovito. Dakle, ozonski sloj je toliko važan: štiti stanovnike površine planeta od pretjeranog zračenja koji može sterilizirati ili ubiti sve biološke organizme. Nadamo se da je sada jasno što je kemijski učinak svjetlosti.