I dag vil vi fortælle dig, hvad lysets kemiske effekt er, hvordan dette fænomen anvendes nu, og hvad er historien bag dets opdagelse.
Lys og mørke
Al litteratur (fra Bibelen til moderne skønlitteratur) udnytter disse to modsætninger. Desuden symboliserer lys altid en god begyndelse, og mørke - dårligt og ondt. Hvis du ikke går ind i metafysikken og forstår essensen af fænomenet, så er grundlaget for den evige konfrontation frygten for mørket, eller rettere sagt, fraværet af lys.
Det menneskelige øje og det elektromagnetiske spektrum
Det menneskelige øje er designet, så folk opfatter elektromagnetiske vibrationer af en bestemt bølgelængde. Den længste bølgelængde tilhører rødt lys (λ=380 nanometer), den korteste - violet (λ=780 nanometer). Det fulde spektrum af elektromagnetiske svingninger er meget bredere, og dets synlige del optager kun en lille del. En person opfatter infrarøde vibrationer med et andet sanseorgan - huden. Denne del af spektret kender folk som varme. Nogen er i stand til at se lidt ultraviolet (tænk på hovedpersonen i filmen "Planet Ka-Pax").
Hovedkanalinformation for en person er øjet. Derfor mister folk evnen til at vurdere, hvad der sker rundt omkring, når synligt lys forsvinder efter solnedgang. Den mørke skov bliver ukontrollabel, farlig. Og hvor der er fare, er der også frygten for, at der kommer en ukendt og "bider i tønden". Skræmmende og onde skabninger lever i mørket, men venlige og forstående skabninger lever i lyset.
Skala for elektromagnetiske bølger. Første del: Lavenergi
Når man betragter lysets kemiske virkning, betyder fysik det norm alt synlige spektrum.
For at forstå, hvad lys generelt er, bør du først tale om alle de mulige muligheder for elektromagnetiske svingninger:
- Radiobølger. Deres bølgelængde er så lang, at de kan gå rundt om Jorden. De reflekteres fra planetens ioniske lag og bærer information til mennesker. Deres frekvens er 300 gigahertz eller mindre, og bølgelængden er fra 1 millimeter eller mere (i fremtiden - til uendelig).
- Infrarød stråling. Som vi sagde ovenfor, opfatter en person det infrarøde område som varme. Bølgelængden af denne del af spektret er højere end den synlige - fra 1 millimeter til 780 nanometer, og frekvensen er lavere - fra 300 til 429 terahertz.
- Synligt spektrum. Den del af hele skalaen, som det menneskelige øje opfatter. Bølgelængde fra 380 til 780 nanometer, frekvens fra 429 til 750 terahertz.
Skala for elektromagnetiske bølger. Anden del: Højenergi
Bølgerne nedenfor har en dobbelt betydning: de er dødbringendefarlige for livet, men på samme tid, uden dem, kunne den biologiske eksistens ikke være opstået.
- UV-stråling. Energien af disse fotoner er højere end den af synlige. De forsynes af vores centrale lyskilde, Solen. Og strålingens karakteristika er som følger: bølgelængde fra 10 til 380 nanometer, frekvens fra 31014 til 31016 Hertz.
- Røntgenbilleder. Enhver, der har brækket knogler, kender dem. Men disse bølger bruges ikke kun i medicin. Og deres elektroner udstråler med høj hastighed, hvilket bremser i et stærkt felt, eller tunge atomer, hvor en elektron er blevet revet ud fra den indre skal. Bølgelængde fra 5 picometer til 10 nanometer, frekvensområder mellem 31016-61019 Hertz.
- Gammastråling. Disse bølgers energi falder ofte sammen med røntgenstråler. Deres spektrum overlapper betydeligt, kun oprindelseskilden er forskellig. Gammastråler produceres kun ved nukleare radioaktive processer. Men i modsætning til røntgenstråler er γ-stråling i stand til højere energier.
Vi har givet hovedafsnittene af skalaen for elektromagnetiske bølger. Hvert af intervallerne er opdelt i mindre sektioner. For eksempel kan "hårde røntgenstråler" eller "vakuum ultraviolet" ofte høres. Men selve denne opdeling er betinget: det er ret svært at afgøre, hvor grænserne for et og begyndelsen af et andet spektrum går.
Lys og hukommelse
Som vi allerede har sagt, modtager den menneskelige hjerne hovedstrømmen af information gennem syn. Men hvordan gemmer du vigtige øjeblikke? Før opfindelsen af fotografi (den kemiske virkning af lys er involveret i detteproces direkte), kunne man skrive sine indtryk ned i en dagbog eller ringe til en kunstner for at male et portræt eller et billede. Den første måde synder subjektivitet, den anden - ikke alle har råd til det.
Som altid hjalp tilfældighederne med at finde et alternativ til litteratur og maleri. Sølvnitrats (AgNO3) evne til at blive mørkere i luft har længe været kendt. Baseret på dette faktum blev et fotografi bygget. Den kemiske effekt af lys er, at fotonenergien bidrager til adskillelsen af rent sølv fra dets s alt. Reaktionen er på ingen måde rent fysisk.
I 1725 blandede den tyske fysiker I. G. Schultz ved et uheld salpetersyre, hvori sølv var opløst, med kridt. Og så bemærkede jeg også ved et uheld, at sollys gør blandingen mørkere.
En række opfindelser fulgte. Fotos blev trykt på kobber, papir, glas og til sidst på plastikfilm.
Lebedevs eksperimenter
Vi sagde ovenfor, at det praktiske behov for at gemme billeder førte til eksperimenter og senere til teoretiske opdagelser. Nogle gange sker det omvendt: Et allerede beregnet faktum skal bekræftes ved eksperiment. Det faktum, at lysfotoner ikke kun er bølger, men også partikler, har videnskabsmænd længe gættet.
Lebedev byggede en enhed baseret på torsionsbalancer. Da der faldt lys på pladerne, afveg pilen fra "0"-positionen. Så det blev bevist, at fotoner transmitterer momentum til overflader, hvilket betyder, at de udøver pres på dem. Og lysets kemiske virkning har meget at gøre med det.
Som Einstein allerede har vist, er masse og energi det samme. Følgelig giver fotonen, der "opløses" i stoffet, dens essens. Kroppen kan bruge den modtagne energi på forskellige måder, herunder til kemiske transformationer.
Nobelpris og elektroner
Allerede nævnte videnskabsmand Albert Einstein er kendt for sin specielle relativitetsteori, formel E=mc2 og bevis for relativistiske effekter. Men han modtog videnskabens hovedpris ikke for dette, men for en anden meget interessant opdagelse. Einstein beviste i en række eksperimenter, at lys kan "trække" en elektron ud fra overfladen af et oplyst legeme. Dette fænomen kaldes den eksterne fotoelektriske effekt. Lidt senere opdagede samme Einstein, at der også er en intern fotoelektrisk effekt: Når en elektron under påvirkning af lys ikke forlader kroppen, men omfordeles, passerer den ind i ledningsbåndet. Og det oplyste stof ændrer ledningsevnens egenskab!
Felter, hvor dette fænomen anvendes, er mange: fra katodelamper til "inkludering" i halvledernetværket. Vores liv i sin moderne form ville være umuligt uden brugen af den fotoelektriske effekt. Den kemiske effekt af lys bekræfter kun, at energien af en foton i stof kan omdannes til forskellige former.
Ozonhuller og hvide pletter
Lidt højere sagde vi, at når kemiske reaktioner forekommer under påvirkning af elektromagnetisk stråling, er det optiske område underforstået. Det eksempel, vi vil give nu, går lidt ud over det.
For nylig slog videnskabsmænd over hele verden alarm: over Antarktisozonhullet hænger, det udvider sig hele tiden, og det vil helt sikkert ende g alt for Jorden. Men så viste det sig, at alt ikke er så skræmmende. For det første er ozonlaget over det sjette kontinent simpelthen tyndere end andre steder. For det andet afhænger fluktuationer i størrelsen af denne plet ikke af menneskelig aktivitet, de bestemmes af sollysets intensitet.
Men hvor kommer ozon overhovedet fra? Og dette er kun en let-kemisk reaktion. Den ultraviolette, som solen udsender, møder ilt i den øvre atmosfære. Der er meget ultraviolet, lidt ilt, og det er sjældent. Ovenfor kun åbent rum og vakuum. Og energien fra ultraviolet stråling er i stand til at bryde de stabile O2 molekyler til to atomare oxygener. Og så bidrager det næste UV-kvante til skabelsen af O3 forbindelsen. Dette er ozon.
Ozongas er dødbringende for alt levende. Det er meget effektivt til at dræbe bakterier og vira, der bruges af mennesker. En lille koncentration af gas i atmosfæren er ikke skadelig, men det er forbudt at indånde ren ozon.
Og denne gas absorberer ultraviolet mængde meget effektivt. Derfor er ozonlaget så vigtigt: Det beskytter indbyggerne på planetens overflade mod et overskud af stråling, der kan sterilisere eller dræbe alle biologiske organismer. Vi håber, at det nu er klart, hvad lysets kemiske effekt er.
