Kakšen je kemični učinek svetlobe?

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

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

svetloba in tema

Vsa literatura (od Svetega pisma do sodobne fikcije) izkorišča ti dve nasprotji. Poleg tega svetloba vedno simbolizira dober začetek, tema pa slabo in zlo. Če se ne spustite v metafiziko in ne razumete bistva pojava, potem je osnova večnega soočenja strah pred temo, oziroma odsotnost svetlobe.

Človeško oko in elektromagnetni spekter

Človeško oko je zasnovano tako, da ljudje zaznavajo elektromagnetne vibracije določene valovne dolžine. Najdaljša valovna dolžina pripada rdeči svetlobi (λ=380 nanometrov), najkrajša vijolična (λ=780 nanometrov). Celoten spekter elektromagnetnih nihanj je veliko širši, njegov vidni del pa zavzema le majhen del. Človek zazna infrardeče vibracije z drugim čutnim organom - kožo. Ta del spektra ljudje poznamo kot toploto. Nekdo lahko vidi malo ultravijoličnega (pomislite na glavnega junaka v filmu "Planet Ka-Pax").

Glavni kanalinformacija za osebo je oko. Zato ljudje izgubijo sposobnost oceniti, kaj se dogaja okoli, ko vidna svetloba po sončnem zahodu izgine. Temni gozd postane neobvladljiv, nevaren. In kjer je nevarnost, je tudi strah, da bo prišel nekdo neznan in "ugriznil sod". Strašna in zlobna bitja živijo v temi, toda prijazna in razumevajoča bitja živijo v svetlobi.

Lestvica elektromagnetnih valov. Prvi del: Nizke energije

Ko upoštevamo kemično delovanje svetlobe, fizika pomeni normalno viden spekter.

Da bi razumeli, kaj je svetloba na splošno, se morate najprej pogovoriti o vseh možnih možnostih za elektromagnetna nihanja:

1. Radijski valovi. Njihova valovna dolžina je tako dolga, da lahko obkrožijo Zemljo. Odražajo se od ionske plasti planeta in ljudem prenašajo informacije. Njihova frekvenca je 300 gigahercev ali manj, valovna dolžina pa od 1 milimetra ali več (v prihodnosti - do neskončnosti).
2. Infrardeče sevanje. Kot smo povedali zgoraj, oseba dojema infrardeči razpon kot toploto. Valovna dolžina tega dela spektra je višja od valovne dolžine vidnega - od 1 milimetra do 780 nanometrov, frekvenca pa je nižja - od 300 do 429 terahercev.
3. Vidni spekter. Tisti del celotne lestvice, ki ga zazna človeško oko. Valovna dolžina od 380 do 780 nanometrov, frekvenca od 429 do 750 terahercev.

Lestvica elektromagnetnih valov. Drugi del: Visoke energije

Spodaj navedeni valovi imajo dvojni pomen: smrtonosni sonevarno za življenje, a hkrati brez njih biološki obstoj ne bi mogel nastati.

1. UV sevanje. Energija teh fotonov je višja od energije vidnih. Oskrbuje jih naša osrednja svetilka, Sonce. In značilnosti sevanja so naslednje: valovna dolžina od 10 do 380 nanometrov, frekvenca od 310¹⁴ do 310^{16 Hertz.}
2. rentgenski žarki. Kdor ima zlomljene kosti, jih pozna. Toda ti valovi se ne uporabljajo samo v medicini. In njihovi elektroni sevajo z veliko hitrostjo, ki se v močnem polju upočasni, ali težki atomi, v katerih je bil elektron iztrgan iz notranje lupine. Valovna dolžina od 5 pikometrov do 10 nanometrov, frekvenčna razpona med 310¹⁶-610^{19 Hertz.}
3. Gama sevanje. Energija teh valov pogosto sovpada z energijo rentgenskih žarkov. Njihov spekter se močno prekriva, razlikuje se le vir izvora. Gama žarki nastajajo samo z jedrskimi radioaktivnimi procesi. Toda za razliko od rentgenskih žarkov je γ-sevanje sposobno višjih energij.

Podali smo glavne odseke lestvice elektromagnetnih valov. Vsak od razponov je razdeljen na manjše dele. Na primer, pogosto je mogoče slišati "trde rentgenske žarke" ali "vakuumsko ultravijolično". Toda ta delitev je sama po sebi pogojna: precej težko je določiti, kje sta meja enega in začetek drugega spektra.

Svetloba in spomin

Kot smo že rekli, človeški možgani prejmejo glavni tok informacij preko vida. Kako pa shranite pomembne trenutke? Pred izumom fotografije (v to je vključeno kemično delovanje svetlobeneposredno), lahko zapišete svoje vtise v dnevnik ali pokličete umetnika, da naslika portret ali sliko. Prvi način gre za subjektivnost, drugi - tega si ne more privoščiti vsak.

Kot vedno je priložnost pomagala najti alternativo literaturi in slikarstvu. Sposobnost srebrovega nitrata (AgNO_{3), da potemni na zraku, je že dolgo znana. Na podlagi tega dejstva je bila izdelana fotografija. Kemični učinek svetlobe je, da energija fotona prispeva k ločevanju čistega srebra od njegove soli. Reakcija nikakor ni zgolj fizična.}

Leta 1725 je nemški fizik I. G. Schultz po naključju mešal dušikovo kislino, v kateri je bilo raztopljeno srebro, s kredo. In potem sem tudi slučajno opazil, da sončna svetloba potemni mešanico.

Steli so številni izumi. Fotografije so bile natisnjene na baker, papir, steklo in nazadnje na plastično folijo.

Lebedevi eksperimenti

Zgoraj smo rekli, da je praktična potreba po shranjevanju slik privedla do eksperimentov, kasneje pa do teoretičnih odkritij. Včasih se zgodi ravno obratno: že izračunano dejstvo je treba potrditi s poskusom. Dejstvo, da fotoni svetlobe niso samo valovi, ampak tudi delci, znanstveniki že dolgo ugibajo.

Lebedev je zgradil napravo, ki temelji na torzijskih tehtnicah. Ko je svetloba padla na plošče, je puščica odstopala od položaja "0". Tako je bilo dokazano, da fotoni prenašajo zagon na površine, kar pomeni, da nanje izvajajo pritisk. In kemično delovanje svetlobe ima veliko opraviti s tem.

Kot je že pokazal Einstein, sta masa in energija eno in isto. Posledično ji foton, ki se "raztopi" v snovi, daje njeno bistvo. Telo lahko prejeto energijo uporabi 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 dokazu relativističnih učinkov. Toda glavno nagrado znanosti je prejel ne za to, ampak za še eno zelo zanimivo odkritje. Einstein je v seriji eksperimentov dokazal, da lahko svetloba "izvleče" elektron s površine osvetljenega telesa. Ta pojav se imenuje zunanji fotoelektrični učinek. Malo kasneje je isti Einstein odkril, da obstaja tudi notranji fotoelektrični učinek: ko elektron pod vplivom svetlobe ne zapusti telesa, ampak se prerazporedi, preide v prevodni pas. In osvetljena snov spremeni lastnost prevodnosti!

Področij, na katerih se ta pojav uporablja, je veliko: od katodnih žarnic do "vključitve" v polprevodniško omrežje. 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

Malo višje smo rekli, da se pri kemičnih reakcijah pod vplivom elektromagnetnega sevanja implicira optično območje. Primer, ki ga želimo zdaj navesti, gre nekoliko dlje od tega.

Pred kratkim so znanstveniki po vsem svetu sprožili alarm: nad Antarktikoozonska luknja visi, ves čas se širi in to se bo zagotovo slabo končalo za Zemljo. Potem pa se je izkazalo, da vse ni tako strašljivo. Prvič, ozonska plast nad šesto celino je preprosto tanjša kot drugje. Drugič, nihanja velikosti te pege niso odvisna od človekove dejavnosti, temveč jih določa intenzivnost sončne svetlobe.

Toda od kod sploh prihaja ozon? In to je le svetlobno-kemična reakcija. Ultravijolično, ki ga oddaja sonce, se sreča s kisikom v zgornji atmosferi. Veliko je ultravijoličnega sevanja, malo kisika in je redek. Nad samo odprt prostor in vakuum. In energija ultravijoličnega sevanja je sposobna razbiti stabilne O₂ molekule na dva atomska kisika. In potem naslednji UV kvant prispeva k ustvarjanju povezave O_{3. To je ozon.}

Plin ozon je smrtonosen za vsa živa bitja. Je zelo učinkovit pri ubijanju bakterij in virusov, ki jih uporabljajo ljudje. Majhna koncentracija plina v ozračju ni škodljiva, vendar je prepovedano vdihavati čisti ozon.

In ta plin zelo učinkovito absorbira ultravijolične kvante. Zato je ozonska plast tako pomembna: ščiti prebivalce površja planeta pred presežkom sevanja, ki lahko sterilizira ali ubije vse biološke organizme. Upamo, da je zdaj jasno, kakšen je kemični učinek svetlobe.