Care este efectul chimic al luminii?

Astăzi vă vom spune care este efectul chimic al luminii, modul în care se aplică acest fenomen acum și care este istoria descoperirii sale.

Lumină și întuneric

Toată literatura (de la Biblie la ficțiunea modernă) exploatează aceste două opuse. Și întotdeauna lumina simbolizează un început bun, iar întunericul este rău și rău. Dacă nu intrați în metafizică și nu înțelegeți esența fenomenului, atunci la baza confruntării veșnice se află teama întunericului sau mai degrabă absența luminii.

Ochiul uman și spectrul electromagnetic

Ochiul uman este conceput astfel încât oamenii să perceapă oscilații electromagnetice cu o anumită lungime de undă. Cea mai lungă lungime de undă este lumina roșie (lambda = 380 nanometri), cea mai scurtă este violet (lambda = 780 nanometri). Spectrul complet al oscilațiilor electromagnetice este mult mai larg, iar partea vizibilă ocupă doar o mică parte. Inflația oscilațiilor o persoană percepe un alt organ de simț - pielea. Această parte a spectrului de oameni cunosc căldura. Cineva poate vedea un pic de ultraviolete (amintiți-vă de personajul principal al filmului "Planeta Ka-Peaks").

Canalul principal pentru obținerea de informații pentru o persoană este ochiul. Prin urmare, oamenii pierd capacitatea de a evalua ceea ce se întâmplă în jurul valorii de, atunci când după apus de soare lumina vizibilă dispare. Pădurea întunecată devine incontrolabilă, periculoasă. Și acolo unde există pericol, există teama că cineva va veni și va fi necunoscut "și va mușca un butoi". În întuneric trăiesc ființe teribile și rele, și în lumină - bună și înțelegere.

Scară de undă electromagnetică. Partea întâi: consum redus de energie

Când se ia în considerare efectul chimic al luminii, fizica se referă de obicei la spectrul vizibil.

Pentru a înțelege că, în general, o astfel de lumină, ar trebui să vorbim mai întâi despre toate variantele posibile de oscilație electromagnetică:

1. Undele radio. Lungimea undelor lor este atât de mare, încât pot să circule pe Pământ. Ele se reflectă din stratul ionic al planetei și transmit informații oamenilor. Frecvența lor este de 300 gigahertzi și mai mică, iar lungimea de undă - de la 1 milimetru sau mai mult (în perspectivă - până la infinit).
2. Infraroșu. Așa cum am spus mai sus, o persoană percepe gama IR ca căldură. Lungimea de undă a acestei părți a spectrului este mai mare decât cea a spectrului vizibil - de la 1 milimetru până la 780 de nanometri, iar frecvența este mai mică - de la 300 la 429 terrehertzi.
3. Spectru vizibil. Acea parte a întregii scale pe care ochiul uman o percepe. Lungimea de undă variază de la 380 la 780 nanometri, frecvența fiind de la 429 la 750 terahertzi.

Scară de undă electromagnetică. Partea a doua: energia înaltă

Valurile enumerate mai jos au un dublu înțeles: ele sunt mortale pentru viață, dar în același timp, fără ele, o existență biologică nu ar fi putut să apară.

1. Radiații ultraviolete. Energia acestor fotoni este mai mare decât cea a celor vizibili. Ele sunt furnizate de vedeta noastră centrală, Soarele. Iar caracteristicile radiației sunt după cum urmează: lungimea de undă de la 10 la 380 nanometri, frecvența de la 3 * 10¹⁴ până la 3 * 10¹⁶ Hertz.
2. Radiografiile. Toți cei care au rupt oasele sunt familiari cu ei. Dar aceste valuri sunt folosite nu numai în medicină. Și electronii lor emit la viteză mare, care este inhibată într-un câmp puternic, sau atomi grei, în care un electron din o coajă interioară a fost smuls. Lungimea de undă este de la 5 picometre până la 10 nanometri, frecvența fiind între 3 * 10¹⁶-6 * 10¹⁹ Hertz.
3. Gama de radiații. Energia acestor valuri coincide adesea cu raze X. Spectrul lor se suprapune semnificativ, numai sursa de origine diferă. Razele de raze Gamma apar numai în procesele radioactive nucleare. Dar, spre deosebire de raze X, radiația gamma este capabilă să aibă energii mai mari.

Am dat secțiunile principale ale scalei undelor electromagnetice. Fiecare dintre intervale este împărțită în secțiuni mai mici. De exemplu, puteți auzi adesea "raze X" sau "ultraviolete cu vacuum". Dar diviziunea însăși este condiționată: unde granițele unuia și începutul unui alt spectru sunt greu de determinat.

Lumină și memorie

Așa cum am spus deja, creierul uman primește fluxul principal de informații prin vedere. Dar cum să salvați momente importante? Înainte de inventarea fotografiei (efectul chimic al luminii este implicat direct în acest proces), cineva își poate scrie impresiile într-un jurnal sau poate apela un artist pentru a scrie un portret sau o imagine. Prima cale este subiectivitatea păcătoasă, a doua - nu toată lumea își poate permite.

Ca întotdeauna, cazul a ajutat la găsirea unei alternative la literatură și pictura. Capacitatea azotatului de argint (AgNO₃) Este mult timp în urmă să se întunece în aer. Pe baza acestui fapt, a fost construită o fotografie. Efectul chimic al luminii este că energia fotonului contribuie la eliberarea argintului pur din sarea sa. Reacția nu poate fi numită pur fizică.

În 1725, fizicianul german IG Shultz a amestecat accidental acidul azotic, în care argintul a fost dizolvat, cu cretă. Și apoi, de asemenea, el a observat accidental că lumina soarelui întunecă amestecul.

Apoi au venit o serie de invenții. Fotografiile au fost imprimate pe cupru, hârtie, sticlă și, în cele din urmă, pe un film de polimer.

Experimentele lui Lebedev

Am descris mai sus că necesitatea practică de a păstra imaginile a condus la experimente și mai târziu la descoperiri teoretice. Uneori este invers: faptul deja calculat trebuie să fie confirmat prin experiment. Faptul că fotonii de lumină - nu numai valuri, ci și particule, oamenii de știință au ghicit mult timp.

Lebedev a construit un dispozitiv bazat pe un echilibru de torsiune. Când luminile au căzut pe plăcuțe, săgeata sa abătut de la poziția "0". Deci, sa demonstrat că fotonii transmit impulsurile pe suprafețe, ceea ce înseamnă că ei exercită presiune asupra lor. Și acțiunea chimică a luminii are o relație directă cu aceasta.

Așa cum a arătat deja Einstein, masa și energia sunt una și aceeași. În consecință, fotonul, "dizolvarea" în materie, îi dă esența ei. Organismul poate folosi energia primită în diferite moduri, inclusiv pentru transformările chimice.

Premiul Nobel și Electronii

Omul de știință deja menționat Albert Einstein este cunoscut pentru teoria sa specială de relativitate, formula E = mc² și dovezi efecte relativiste. Dar el a primit un premiu științific major nu pentru acest lucru, ci pentru o altă descoperire foarte interesantă. Einstein a dovedit printr-o serie de experimente că lumina poate "rupe" un electron de pe suprafața corpului iluminat. Acest fenomen se numește efect fotoelectric extern. Un pic mai târziu, același Einstein a descoperit că există un efect fotoelectric intern: atunci când electronul nu părăsește corpul sub acțiunea luminii, ci redistribuie, acesta trece în banda de conducere. Iar substanța luminată schimbă proprietatea conductivității!

Domeniile în care este folosit acest fenomen sunt multe: de la lămpi cu catod la "incluziune" într-o rețea de semiconductori. Viața noastră în forma sa modernă ar fi fost imposibilă fără utilizarea unui efect fotoelectric. Efectul chimic al luminii confirmă doar că energia unui foton dintr-o substanță poate fi transformată în diverse forme.

Găuri de ozon și pete albe

Puțin mai devreme am spus că atunci când reacțiile chimice apar sub influența radiațiilor electromagnetice, se înțelege intervalul optic. Exemplul pe care vrem să-l citeză chiar acum este puțin mai departe.

Recent, oamenii de știință din întreaga lume au sunat la alarmă: o gaură de ozon a atârnat peste Antarctica, se extinde tot timpul și acest lucru se va termina neapărat prost pentru Pământ. Dar apoi sa dovedit că totul nu este atât de înspăimântător. În primul rând, stratul de ozon de pe cel de-al șaselea continent este pur și simplu mai subtil decât în ​​restul lumii. În al doilea rând, fluctuațiile în dimensiunea acestui spot nu depind de activitatea umană, ele sunt determinate de intensitatea luminii solare.

Dar de unde provine ozonul? Și aceasta este doar o reacție chimică ușoară. Ultravioleta, care radiază Soarele, se întâlnește cu oxigen în straturile superioare ale atmosferei. Ultravioletele sunt multe, oxigenul este scăzut și este rarefiat. Deasupra spațiului deschis și a vidului. Iar energia radiației ultraviolete este capabilă să descompună moleculele stabile O₂ pe două oxigen atomic. Apoi următorul foton UV contribuie la crearea compusului O₃. Acesta este ozonul.

Gazul de ozon este periculos pentru toată viața. Ea ucide foarte eficient bacteriile și virușii care sunt folosiți de oameni. O mică concentrație de gaz în atmosferă nu este dăunătoare, dar este interzisă inhalația ozonului pur.

Și acest gaz absoarbe cuantele ultraviolete foarte eficient. Prin urmare, stratul de ozon este atât de important: protejează locuitorii suprafeței planetei de o suprapunere de radiații care poate steriliza sau ucide toate organismele biologice. Sperăm că acum este clar ce este efectul chimic al luminii.