Jaký je chemický efekt světla?

Dnes vám řekneme, jaký je chemický účinek světla, jak je tento jev aplikován a jaká je historie jeho objevení.

Světlo a tma

Celá literatura (od bible k modernífiction) využívá těchto dvou protikladů. Navíc, světlo vždy symbolizuje dobrý začátek a temnotu - špatné a zlé. Pokud nechcete jít do metafyziky a nechápete podstatu tohoto jevu, pak strach z mlhy, nebo spíše nepřítomnost světla, leží na základech věčné konfrontace.

Lidské oko a elektromagnetické spektrum

Lidské oko je navrženo tak, aby lidévnímat elektromagnetické vlny o určité vlnové délce. Nejdelší vlnová délka patří červenému světlu (λ = 380 nanometrů), nejkratší - fialové (λ = 780 nanometrům). Celé spektrum elektromagnetických oscilací je mnohem širší a jeho viditelná část zabírá pouze malou část. Člověk vnímá infračervené vibrace jiným smyslovým orgánem - kůží. Lidé znají tuto část spektra jako hřejivou. Někdo je schopen vidět trochu ultrafialového záření (pamatujte na hlavní postavu filmu „Planet Ka-Pax“).

Hlavní kanál pro příjem informací pročlověka je oko. Proto lidé ztrácejí schopnost zhodnotit, co se děje, když po západu slunce viditelné světlo zmizí. Temný les se stává nezvládnutelným, nebezpečným. A tam, kde existuje nebezpečí, existuje strach, že někdo neznámý přijde a „kousne do hlavně“. Strašidelné a zlé bytosti žijí ve tmě a dobro a porozumění ve světle.

Měřítko elektromagnetických vln. Část první: Nízká spotřeba energie

Když je uvažován chemický účinek světla, fyzika znamená obvykle viditelné spektrum.

Abychom pochopili, co je světlo obecně, měli byste nejprve mluvit o všech možných možnostech elektromagnetických vln:

1. Rádiové vlny.Jejich vlnová délka je tak velká, že dokážou obejít Zemi. Odrážejí se od iontové vrstvy planety a přenášejí informace lidem. Jejich frekvence je 300 gigahertzů nebo méně a vlnová délka je od 1 milimetru nebo více (v budoucnosti - do nekonečna).
2. Infračervené záření.Jak jsme řekli výše, člověk vnímá infračervený rozsah jako teplo. Vlnová délka v této části spektra je vyšší než ve viditelné vlnové délce - od 1 milimetru do 780 nanometrů a frekvence pod - od 300 do 429 terahertzů.
3. Viditelné spektrum. Ta část celé škály, kterou lidské oko vnímá. Vlnová délka je od 380 do 780 nanometrů, frekvence je od 429 do 750 terahertzů.

Stupnice elektromagnetických vln. Část druhá: vysoké energie

Vlny uvedené níže mají dvojí význam: jsou smrtící pro život, ale bez nich by současně nemohla vzniknout biologická existence.

1. Ultrafialová radiace.Energie těchto fotonů je vyšší než viditelných. Dodává je naše centrální svítidlo, Slunce. A charakteristiky záření jsou následující: vlnová délka od 10 do 380 nanometrů, frekvence od 3 * 10¹⁴ až 3 * 10¹⁶ Hertz.
2. Rentgenové záření.Každý, kdo má zlomené kosti, je s nimi obeznámen. Ale tyto vlny se používají nejen v medicíně. A jejich elektrony vyzařují vysokou rychlostí, která se zpomaluje v silném poli, nebo těžkými atomy, ze kterých byl elektron vytažen z vnitřního obalu. Vlnová délka od 5 pikometrů do 10 nanometrů, frekvence kolísá mezi hodnotami 3 * 10¹⁶-6 * 10¹⁹ Hertz.
3. Gama záření.Energie těchto vln se často shoduje s rentgenovými paprsky. Jejich spektrum se významně překrývá, odlišný je pouze zdroj původu. Gama paprsky jsou produkovány pouze jadernými radioaktivními procesy. Ale na rozdíl od rentgenových paprsků může záření γ mít vyšší energie.

Uvedli jsme hlavní části stupniceelektromagnetické vlny. Každé z pásem je rozděleno na menší sekce. Například můžete často slyšet „tvrdé rentgenové paprsky“ nebo „vakuové ultrafialové záření“. Samotné toto rozdělení je však podmíněné: kde jsou hranice jednoho a začátku jiného spektra, je poměrně obtížné určit.

Světlo a paměť

Jak jsme řekli, hlavní tok informacílidský mozek přijímá zrakem. Jak si však udržet důležité body? Před vynálezem fotografie (chemické působení světla je přímo zapojeno do tohoto procesu) bylo možné zapsat své dojmy do deníku nebo zavolat umělce, aby namaloval portrét nebo obraz. První metoda je subjektivní, druhá - ne každý si ji může dovolit.

Jako vždy náhoda pomohla najít alternativu k literatuře a malbě. Schopnost dusičnanu stříbrného (AgNO₃) tmavnout na vzduchu je již dlouho známo.Na základě této skutečnosti byla vytvořena fotografie. Chemické působení světla spočívá ve skutečnosti, že energie fotonu podporuje uvolňování čistého stříbra z jeho soli. Reakce není v žádném případě čistě fyzická.

V roce 1725 německý fyzik J.G. Schultz omylem smíchal s kyselinou dusičnou, ve které bylo rozpuštěno stříbro, křídou. A pak si také náhodou všiml, že sluneční světlo směs ztemňuje.

Poté následovala řada vynálezů. Fotografie byly vytištěny na měď, papír, sklo a nakonec na polymerový film.

Lebedevovy experimenty

Výše jsme to řekli prakticképotřeba uchovat obrazy vedla k experimentům a později k teoretickým objevům. Někdy se to stane obráceně: již vypočítaný fakt je třeba potvrdit experimentem. Vědci už dlouho hádali, že fotony světla nejsou jen vlny, ale také částice.

Lebedev postavil zařízení založené na torziváhy. Když světlo dopadlo na desky, šipka se odchýlila od polohy „0“. Bylo tedy prokázáno, že fotony přenášejí hybnost na povrchy, což znamená, že na ně vyvíjejí tlak. A s tím přímo souvisí chemické působení světla.

Jak již ukázal Einstein, hmota a energie jsoustejný. Následkem toho foton, který se „rozpouští“ v látce, jí dává svou podstatu. Tělo může přijímanou energii využívat různými způsoby, včetně chemických transformací.

Nobelova cena a elektrony

Nami zmiňovaný vědec Albert Einstein je známý díky speciální teorii relativity, vzorci E = mc² a důkaz relativistických účinků.Ale hlavní vědeckou cenu nedostal za to, ale za další velmi zajímavý objev. Einstein prokázal řadou experimentů, že světlo může „vytrhnout“ elektron z povrchu osvětleného těla. Tento jev se nazývá externí fotoelektrický jev. O něco později stejný Einstein zjistil, že existuje také vnitřní fotoelektrický jev: když elektron neopustí tělo pod vlivem světla, ale je redistribuován, prochází do vodivého pásma. A osvětlená látka mění svoji vodivostní vlastnost!

Oblasti, ve kterých se tento jev uplatňujemnoho: od katodových lamp po „začlenění“ do sítě polovodičů. Náš život v moderní podobě by byl nemožný bez použití fotoelektrického jevu. Chemické působení světla pouze potvrzuje, že energii fotonu v látce lze transformovat do různých forem.

Ozonové díry a bílé skvrny

Trochu výše jsme řekli, že když je chemickáreakce probíhají pod vlivem elektromagnetického záření, myslí se tím optický rozsah. Příklad, který nyní chceme uvést, jde trochu dále.

Vědci z celé planety nedávno spustili poplach:ozónová díra visí nad Antarktidou, neustále se rozšiřuje a pro Zemi to určitě skončí špatně. Ale pak se ukázalo, že všechno nebylo tak děsivé. Za prvé, ozonová vrstva na šestém kontinentu je jednoduše tenčí než jinde. Zadruhé, kolísání velikosti tohoto místa nezávisí na lidské činnosti, určuje je intenzita slunečního záření.

Odkud však pochází ozon?A to je jen lehká chemická reakce. Ultrafialové světlo, které vyzařuje slunce, se v horních vrstvách atmosféry setkává s kyslíkem. Existuje spousta ultrafialového záření, málo kyslíku a je vzácné. Nahoře je jen otevřený prostor a vakuum. A energie ultrafialového záření je schopna rozbít stabilní molekuly O₂ na dva atomové kyslíky. A pak další UV kvantum přispívá k vytvoření sloučeniny O.₃... To je ozon.

Ozonový plyn je smrtelný pro všechno živé.Je velmi účinný při ničení bakterií a virů používaných lidmi. Malá koncentrace plynu v atmosféře není škodlivá, ale je zakázáno vdechovat čistý ozon.

Tento plyn je také velmi účinný při vstřebáváníultrafialové kvantum. Proto je ozonová vrstva tak důležitá: chrání obyvatele povrchu planety před nadměrným množstvím záření, které může sterilizovat nebo zabíjet všechny biologické organismy. Doufejme, že je nyní jasné, v čem spočívá chemický účinek světla.