Ma elmondjuk, mi a fény kémiai hatása, hogyan alkalmazzák ezt a jelenséget jelenleg, és mi a felfedezésének története.
Fény és sötétség
Minden irodalom (a Bibliától a modern szépirodalomig) ezt a két ellentétet használja ki. Ezenkívül a fény mindig a jó kezdetet, a sötétség pedig a rosszat és a rosszat szimbolizálja. Ha nem mész bele a metafizikába és nem érted meg a jelenség lényegét, akkor az örök szembenézés alapja a sötétségtől való félelem, vagy inkább a fény hiánya.
Az emberi szem és az elektromágneses spektrum
Az emberi szem úgy van kialakítva, hogy az emberek egy bizonyos hullámhosszú elektromágneses rezgéseket érzékeljenek. A leghosszabb hullámhossz a vörös fényé (λ=380 nanométer), a legrövidebb az ibolya (λ=780 nanométer). Az elektromágneses rezgések teljes spektruma sokkal szélesebb, és a látható része csak egy kis részét foglalja el. Egy személy infravörös rezgéseket érzékel egy másik érzékszervvel - a bőrrel. A spektrumnak ezt a részét az emberek hőnek nevezik. Valaki képes látni egy kis ultraibolya sugárzást (gondoljon a "Ka-Pax bolygó" című film főszereplőjére).
Fő csatornaaz információ az ember számára a szem. Ezért az emberek elveszítik a képességüket, hogy felmérjék, mi történik körülötte, amikor a látható fény eltűnik naplemente után. A sötét erdő irányíthatatlanná, veszélyessé válik. És ahol veszély van, ott attól is félnek, hogy valaki ismeretlen jön és "megharapja a hordót". Az ijesztő és gonosz lények a sötétben élnek, de a kedves és megértő lények a fényben.
Az elektromágneses hullámok skálája. Első rész: Alacsony energiafogyasztás
A fény kémiai hatását tekintve a fizika az általában látható spektrumot jelenti.
Ahhoz, hogy megértsük, mi a fény általában, először beszélnie kell az elektromágneses rezgések összes lehetséges lehetőségéről:
- Rádióhullámok. Hullámhosszuk olyan hosszú, hogy megkerülhetik a Földet. A bolygó ionos rétegéről visszaverődnek, és információkat juttatnak el az emberekhez. Frekvenciájuk 300 gigahertz vagy kevesebb, a hullámhosszuk pedig 1 milliméter vagy több (a jövőben - a végtelenig).
- Infravörös sugárzás. Ahogy fentebb említettük, az ember az infravörös tartományt hőként érzékeli. A spektrum ezen részének hullámhossza nagyobb, mint a láthatóé - 1 millimétertől 780 nanométerig, a frekvencia pedig alacsonyabb - 300 és 429 terahertz között.
- Látható spektrum. Az egész skála azon része, amelyet az emberi szem érzékel. Hullámhossz 380-780 nanométer, frekvencia 429-750 terahertz.
Az elektromágneses hullámok skálája. Második rész: Nagy energiák
Az alább felsorolt hullámok kettős jelentéssel bírnak: halálosakéletveszélyes, ugyanakkor nélkülük a biológiai lét nem jöhetett volna létre.
- UV sugárzás. Ezeknek a fotonoknak az energiája magasabb, mint a látható fotonoknak. Ezeket központi világítótestünk, a Nap látja el. A sugárzás jellemzői pedig a következők: hullámhossz 10-től 380 nanométerig, frekvencia 31014-tól 31016 Hertz-ig.
- röntgen. Akinek csontja van, az ismeri őket. De ezeket a hullámokat nem csak az orvostudományban használják. Az elektronjaik pedig nagy sebességgel sugároznak, ami erős térben lelassul, vagy nehéz atomok, amelyekben egy elektron kiszakadt a belső héjból. Hullámhossz 5 pikométertől 10 nanométerig, frekvencia tartomány 31016-61019 Hertz.
- Gamma-sugárzás. Ezeknek a hullámoknak az energiája gyakran egybeesik a röntgensugárzáséval. Spektrumuk jelentősen átfedi egymást, csak a származási forrás tér el. A gamma sugarakat csak nukleáris radioaktív folyamatok állítják elő. De a röntgensugárzással ellentétben a γ-sugárzás nagyobb energiákra képes.
Megadtuk az elektromágneses hullámok skálájának főbb szakaszait. Mindegyik tartomány kisebb részekre van felosztva. Például gyakran hallható "kemény röntgen" vagy "vákuum ultraibolya". De ez a felosztás maga feltételes: meglehetősen nehéz meghatározni, hol van az egyik spektrum határa és hol van egy másik spektrum kezdete.
Fény és memória
Ahogy már mondtuk, az emberi agy a látás útján kapja meg a fő információáramlást. De hogyan mentheti meg a fontos pillanatokat? A fényképezés feltalálása előtt (ebben a fény kémiai hatása is szerepet játszikközvetlenül) leírhatja benyomásait naplóba, vagy felhívhat egy művészt, hogy festsen portrét vagy képet. Az első mód a szubjektivitást sérti, a második - nem mindenki engedheti meg magának.
Mint mindig, a véletlen segített megtalálni az irodalom és a festészet alternatíváját. Az ezüst-nitrát (AgNO3) levegőben sötétedő képessége régóta ismert. E tény alapján készült egy fénykép. A fény kémiai hatása abban áll, hogy a fotonenergia hozzájárul a tiszta ezüst elválasztásához a sójától. A reakció semmiképpen sem pusztán fizikai.
1725-ben I. G. Schultz német fizikus véletlenül salétromsavat kevert össze krétával, amelyben ezüstöt oldottak. Aztán véletlenül azt is észrevettem, hogy a napfény elsötétíti a keveréket.
Számos találmány következett. A fényképeket rézre, papírra, üvegre és végül műanyag fóliára nyomtatták.
Lebegyev kísérletei
Fentebb elmondtuk, hogy a képek mentésének gyakorlati igénye kísérletekhez, később pedig elméleti felfedezésekhez vezetett. Néha fordítva történik: egy már kiszámított tényt kísérlettel kell megerősíteni. Azt a tényt, hogy a fény fotonjai nemcsak hullámok, hanem részecskék is, a tudósok régóta sejtik.
Lebegyev torziós mérlegen alapuló eszközt épített. Amikor fény esett a lemezekre, a nyíl eltért a "0" pozíciótól. Így bebizonyosodott, hogy a fotonok lendületet adnak át a felületeknek, ami azt jelenti, hogy nyomást gyakorolnak rájuk. És a fény kémiai hatásának sok köze van ehhez.
Amint Einstein már bemutatta, a tömeg és az energia egy és ugyanaz. Következésképpen az anyagban "feloldódó" foton adja meg a lényegét. A szervezet a kapott energiát különféle módokon tudja felhasználni, beleértve a kémiai átalakulásokat is.
Nobel-díj és elektronok
A már említett tudós, Albert Einstein ismert speciális relativitáselméletéről, az E=mc2 képletéről és a relativisztikus hatások bizonyítékáról. De nem ezért kapta a tudomány fődíját, hanem egy másik nagyon érdekes felfedezésért. Einstein kísérletsorozatban bebizonyította, hogy a fény képes "kihúzni" egy elektront a megvilágított test felületéről. Ezt a jelenséget külső fotoelektromos hatásnak nevezik. Kicsit később ugyanez az Einstein felfedezte, hogy létezik egy belső fotoelektromos hatás is: amikor a fény hatására egy elektron nem hagyja el a testet, hanem újra eloszlik, átmegy a vezetési sávba. És a megvilágított anyag megváltoztatja a vezetőképesség tulajdonságát!
Ezt a jelenséget számos területen alkalmazzák: a katódlámpáktól a félvezető hálózatba való „befogadásig”. Életünk modern formájában lehetetlen lenne a fotoelektromos effektus használata nélkül. A fény kémiai hatása csak azt erősíti meg, hogy az anyagban lévő foton energiája különféle formákká alakítható.
Ózonlyukak és fehér foltok
Kicsit feljebb azt mondtuk, hogy amikor elektromágneses sugárzás hatására kémiai reakciók mennek végbe, az az optikai tartományt jelenti. A most bemutatni kívánt példa egy kicsit túlmutat ezen.
A közelmúltban a tudósok világszerte megkongatták a vészharangot: az Antarktisz felettaz ózonlyuk lóg, folyamatosan tágul, és ennek biztosan rossz vége lesz a Föld számára. De aztán kiderült, hogy nem minden olyan ijesztő. Először is, a hatodik kontinens feletti ózonréteg egyszerűen vékonyabb, mint máshol. Másodszor, a folt méretének ingadozása nem az emberi tevékenységtől függ, hanem a napfény intenzitása határozza meg.
De honnan is származik az ózon? És ez csak egy könnyű-kémiai reakció. A nap által kibocsátott ultraibolya sugárzás a felső légkörben találkozik az oxigénnel. Sok az ultraibolya, kevés az oxigén, és ritka. Fent csak a nyílt tér és a vákuum. Az ultraibolya sugárzás energiája pedig képes a stabil O2 molekulákat két atomi oxigénre bontani. És akkor a következő UV-kvantum hozzájárul az O3 kapcsolat létrehozásához. Ez az ózon.
Az ózongáz minden élőlényre halálos. Nagyon hatékony az emberek által használt baktériumok és vírusok elpusztításában. A gáz kis koncentrációja a légkörben nem káros, de a tiszta ózon belélegzése tilos.
Ez a gáz pedig nagyon hatékonyan nyeli el az ultraibolya kvantumokat. Ezért az ózonréteg olyan fontos: megvédi a bolygó felszínének lakóit a túlzott sugárzástól, amely képes sterilizálni vagy elpusztítani az összes biológiai szervezetet. Reméljük, most már világos, mi a fény kémiai hatása.
