I dag skal vi fortelle deg hva den kjemiske effekten av lys er, hvordan dette fenomenet brukes nå og hva som er historien til oppdagelsen.
Lys og mørke
All litteratur (fra Bibelen til moderne skjønnlitteratur) utnytter disse to motsetningene. Dessuten symboliserer lys alltid en god begynnelse, og mørke - dårlig og ond. Hvis du ikke går inn i metafysikk og forstår essensen av fenomenet, så er grunnlaget for den evige konfrontasjonen frykten for mørket, eller rettere sagt, fraværet av lys.
Det menneskelige øyet og det elektromagnetiske spekteret
Det menneskelige øyet er designet slik at folk oppfatter elektromagnetiske vibrasjoner med en viss bølgelengde. Den lengste bølgelengden tilhører rødt lys (λ=380 nanometer), den korteste - fiolett (λ=780 nanometer). Hele spekteret av elektromagnetiske oscillasjoner er mye bredere, og den synlige delen opptar bare en liten del. En person oppfatter infrarøde vibrasjoner med et annet sanseorgan - huden. Denne delen av spekteret folk kjenner som varme. Noen er i stand til å se litt ultrafiolett (tenk på hovedpersonen i filmen "Planet Ka-Pax").
Hovedkanalinformasjon for en person er øyet. Derfor mister folk evnen til å vurdere hva som skjer rundt når synlig lys forsvinner etter solnedgang. Den mørke skogen blir ukontrollerbar, farlig. Og der det er fare, er det også frykten for at det skal komme noen ukjente og «bite i fatet». Skremmende og onde skapninger lever i mørket, men snille og forståelsesfulle skapninger lever i lyset.
Skala av elektromagnetiske bølger. Del én: Lavenergi
Når man vurderer lysets kjemiske virkning, betyr fysikk det norm alt synlige spekteret.
For å forstå hva lys er generelt, bør du først snakke om alle mulige alternativer for elektromagnetiske oscillasjoner:
- Radiobølger. Bølgelengden deres er så lang at de kan gå rundt jorden. De reflekteres fra det ioniske laget av planeten og bærer informasjon til mennesker. Frekvensen deres er 300 gigahertz eller mindre, og bølgelengden er fra 1 millimeter eller mer (i fremtiden - til uendelig).
- Infrarød stråling. Som vi sa ovenfor, oppfatter en person det infrarøde området som varme. Bølgelengden til denne delen av spekteret er høyere enn den synlige - fra 1 millimeter til 780 nanometer, og frekvensen er lavere - fra 300 til 429 terahertz.
- Synlig spektrum. Den delen av hele skalaen som det menneskelige øyet oppfatter. Bølgelengde fra 380 til 780 nanometer, frekvens fra 429 til 750 terahertz.
Skala av elektromagnetiske bølger. Del to: Høy energi
Bølgene nedenfor har en dobbel betydning: de er dødeligelivsfarlig, men samtidig, uten dem, kunne den biologiske eksistensen ikke ha oppstått.
- UV-stråling. Energien til disse fotonene er høyere enn den til synlige. De forsynes av vår sentrale armatur, Solen. Og karakteristikkene til strålingen er som følger: bølgelengde fra 10 til 380 nanometer, frekvens fra 31014 til 31016 Hertz.
- røntgenbilder. Alle som har brukket bein er kjent med dem. Men disse bølgene brukes ikke bare i medisin. Og elektronene deres stråler ut med høy hastighet, noe som bremser ned i et sterkt felt, eller tunge atomer, der et elektron har blitt revet ut fra det indre skallet. Bølgelengde fra 5 pikometer til 10 nanometer, frekvensområder mellom 31016-61019 Hertz.
- Gammastråling. Energien til disse bølgene faller ofte sammen med den til røntgenstråler. Spekteret deres overlapper betydelig, bare opprinnelseskilden er forskjellig. Gammastråler produseres kun ved kjernefysiske radioaktive prosesser. Men, i motsetning til røntgenstråler, er γ-stråling i stand til høyere energier.
Vi har gitt hoveddelene av skalaen for elektromagnetiske bølger. Hvert av områdene er delt inn i mindre seksjoner. For eksempel kan "harde røntgenstråler" eller "vakuum ultrafiolett" ofte høres. Men selve denne inndelingen er betinget: det er ganske vanskelig å fastslå hvor grensene for ett og begynnelsen av et annet spekter går.
Lys og minne
Som vi allerede har sagt, mottar den menneskelige hjernen hovedstrømmen av informasjon gjennom syn. Men hvordan lagrer du viktige øyeblikk? Før oppfinnelsen av fotografering (den kjemiske virkningen av lys er involvert i detteprosess direkte), kan man skrive ned sine inntrykk i en dagbok eller ringe en kunstner for å male et portrett eller et bilde. Den første måten synder subjektivitet, den andre - ikke alle har råd til det.
Som alltid hjalp tilfeldighetene til å finne et alternativ til litteratur og maleri. Evnen til sølvnitrat (AgNO3) til å mørkne i luft har lenge vært kjent. Basert på dette faktum ble et fotografi bygget. Den kjemiske effekten av lys er at fotonenergien bidrar til separasjonen av rent sølv fra s altet. Reaksjonen er på ingen måte rent fysisk.
I 1725 blandet den tyske fysikeren I. G. Schultz ved et uhell salpetersyre, som sølv var oppløst i, med kritt. Og så la jeg også tilfeldigvis merke at sollyset gjør blandingen mørkere.
En rekke oppfinnelser fulgte. Bilder ble skrevet ut på kobber, papir, glass og til slutt på plastfilm.
Lebedevs eksperimenter
Vi sa ovenfor at det praktiske behovet for å lagre bilder førte til eksperimenter, og senere til teoretiske oppdagelser. Noen ganger skjer det omvendt: et allerede beregnet faktum må bekreftes ved eksperiment. Det faktum at fotoner av lys ikke bare er bølger, men også partikler, har forskere lenge gjettet.
Lebedev bygde en enhet basert på torsjonsbalanser. Når lys f alt på platene, avvek pilen fra "0"-posisjonen. Så det ble bevist at fotoner overfører momentum til overflater, noe som betyr at de utøver press på dem. Og lysets kjemiske virkning har mye å gjøre med det.
Som Einstein allerede viste, er masse og energi ett og det samme. Følgelig gir fotonet, som "oppløses" i stoffet, dets essens. Kroppen kan bruke den mottatte energien på forskjellige måter, blant annet til kjemiske transformasjoner.
Nobelpris og elektroner
Allerede nevnte vitenskapsmann Albert Einstein er kjent for sin spesielle relativitetsteori, formel E=mc2 og bevis på relativistiske effekter. Men han mottok hovedprisen for vitenskap ikke for dette, men for en annen veldig interessant oppdagelse. Einstein beviste i en serie eksperimenter at lys kan "trekke ut" et elektron fra overflaten til et opplyst legeme. Dette fenomenet kalles den eksterne fotoelektriske effekten. Litt senere oppdaget den samme Einstein at det også er en intern fotoelektrisk effekt: når et elektron under påvirkning av lys ikke forlater kroppen, men omfordeles, går det inn i ledningsbåndet. Og det opplyste stoffet endrer egenskapen til konduktivitet!
Feltene der dette fenomenet brukes er mange: fra katodelamper til "inkludering" i halvledernettverket. Livet vårt i sin moderne form ville vært umulig uten bruk av den fotoelektriske effekten. Den kjemiske effekten av lys bekrefter bare at energien til et foton i materie kan omdannes til ulike former.
Ozonhull og hvite flekker
Litt høyere sa vi at når kjemiske reaksjoner skjer under påvirkning av elektromagnetisk stråling, er det optiske området underforstått. Eksemplet vi ønsker å gi nå går litt utover det.
Nylig slo forskere rundt om i verden alarm: over Antarktisozonhullet henger, det utvider seg hele tiden, og dette vil definitivt ende dårlig for jorden. Men så viste det seg at alt ikke er så skummelt. For det første er ozonlaget over det sjette kontinentet rett og slett tynnere enn andre steder. For det andre er svingninger i størrelsen på dette stedet ikke avhengig av menneskelig aktivitet, de bestemmes av intensiteten til sollys.
Men hvor kommer ozon fra? Og dette er bare en lett-kjemisk reaksjon. Den ultrafiolette som solen sender ut møter oksygen i den øvre atmosfæren. Det er mye ultrafiolett, lite oksygen, og det er sjeldent. Over kun åpen plass og vakuum. Og energien til ultrafiolett stråling er i stand til å bryte de stabile O2-molekylene til to atomære oksygener. Og så bidrar det neste UV-kvantemet til opprettelsen av O3-forbindelsen. Dette er ozon.
Ozongass er dødelig for alt levende. Det er veldig effektivt for å drepe bakterier og virus som brukes av mennesker. En liten konsentrasjon av gass i atmosfæren er ikke skadelig, men det er forbudt å inhalere ren ozon.
Og denne gassen absorberer ultrafiolett kvanter veldig effektivt. Derfor er ozonlaget så viktig: det beskytter innbyggerne på planetens overflate mot et overskudd av stråling som kan sterilisere eller drepe alle biologiske organismer. Vi håper at det nå er klart hva den kjemiske effekten av lys er.
