Vandaag zullen we je vertellen wat het chemische effect van licht is, hoe dit fenomeen nu wordt toegepast en wat de geschiedenis is van zijn ontdekking.
Licht en duisternis
Alle literatuur (van de Bijbel tot moderne fictie) maakt gebruik van deze twee tegenstellingen. Bovendien symboliseert licht altijd een goed begin, en duisternis - slecht en kwaad. Als je niet in metafysica gaat en de essentie van het fenomeen begrijpt, dan is de basis van de eeuwige confrontatie de angst voor duisternis, of liever, de afwezigheid van licht.
Het menselijk oog en het elektromagnetische spectrum
Het menselijk oog is zo ontworpen dat mensen elektromagnetische trillingen van een bepaalde golflengte waarnemen. De langste golflengte hoort bij rood licht (λ=380 nanometer), de kortste bij violet (λ=780 nanometer). Het volledige spectrum van elektromagnetische oscillaties is veel breder en het zichtbare deel ervan neemt slechts een klein deel in beslag. Een persoon neemt infraroodtrillingen waar met een ander zintuig - de huid. Dit deel van het spectrum kennen mensen als warmte. Iemand kan een beetje ultraviolet zien (denk aan de hoofdpersoon in de film "Planet Ka-Pax").
Hoofdkanaalinformatie voor een persoon is het oog. Daarom verliezen mensen het vermogen om te beoordelen wat er rondom gebeurt wanneer zichtbaar licht na zonsondergang verdwijnt. Het donkere bos wordt oncontroleerbaar, gevaarlijk. En waar gevaar is, is ook de angst dat een onbekende zal komen "bijten". Enge en kwaadaardige wezens leven in het donker, maar vriendelijke en begripvolle wezens leven in het licht.
Schaal van elektromagnetische golven. Deel één: Lage energieën
Als we kijken naar de chemische werking van licht, betekent natuurkunde het normaal zichtbare spectrum.
Om te begrijpen wat licht in het algemeen is, moet je eerst praten over alle mogelijke opties voor elektromagnetische oscillaties:
- Radiogolven. Hun golflengte is zo lang dat ze rond de aarde kunnen gaan. Ze worden gereflecteerd door de ionenlaag van de planeet en dragen informatie over aan mensen. Hun frequentie is 300 gigahertz of minder, en de golflengte is van 1 millimeter of meer (in de toekomst - tot oneindig).
- Infraroodstraling. Zoals we hierboven al zeiden, neemt een persoon het infraroodbereik waar als warmte. De golflengte van dit deel van het spectrum is hoger dan die van het zichtbare - van 1 millimeter tot 780 nanometer, en de frequentie is lager - van 300 tot 429 terahertz.
- Zichtbaar spectrum. Dat deel van de hele schaal dat het menselijk oog waarneemt. Golflengte van 380 tot 780 nanometer, frequentie van 429 tot 750 terahertz.
Schaal van elektromagnetische golven. Deel twee: Hoge energieën
De onderstaande golven hebben een dubbele betekenis: ze zijn dodelijklevensgevaarlijk, maar tegelijkertijd zou het biologische bestaan zonder hen niet zijn ontstaan.
- UV-straling. De energie van deze fotonen is hoger dan die van de zichtbare. Ze worden geleverd door ons centrale lichtpunt, de zon. En de karakteristieken van de straling zijn als volgt: golflengte van 10 tot 380 nanometer, frequentie van 31014 tot 31016 Hertz.
- Röntgenstralen. Iedereen die botten heeft gebroken, kent ze. Maar deze golven worden niet alleen in de geneeskunde gebruikt. En hun elektronen stralen met hoge snelheid uit, die vertraagt in een sterk veld, of zware atomen, waarin een elektron uit de binnenschil is gescheurd. Golflengte van 5 picometer tot 10 nanometer, frequentiebereiken tussen 31016-61019 Hertz.
- Gammastraling. De energie van deze golven v alt vaak samen met die van röntgenstralen. Hun spectrum overlapt aanzienlijk, alleen de herkomst verschilt. Gammastraling wordt alleen geproduceerd door nucleaire radioactieve processen. Maar, in tegenstelling tot röntgenstraling, is γ-straling in staat tot hogere energieën.
We hebben de belangrijkste secties van de schaal van elektromagnetische golven gegeven. Elk van de reeksen is onderverdeeld in kleinere secties. Zo zijn vaak "harde röntgenstralen" of "vacuüm ultraviolet" te horen. Maar deze verdeling zelf is voorwaardelijk: het is nogal moeilijk om te bepalen waar de grenzen van het ene en het begin van het andere spectrum zijn.
Licht en geheugen
Zoals we al zeiden, ontvangt het menselijk brein de belangrijkste informatiestroom door middel van visie. Maar hoe bewaar je belangrijke momenten? Vóór de uitvinding van fotografie (de chemische werking van licht is hierbij betrokken)direct verwerken), zou men zijn indrukken in een dagboek kunnen opschrijven of een kunstenaar kunnen bellen om een portret of een afbeelding te schilderen. De eerste manier zondigt subjectiviteit, de tweede - niet iedereen kan het betalen.
Zoals altijd hielp het toeval een alternatief te vinden voor literatuur en schilderkunst. Het vermogen van zilvernitraat (AgNO3) om in lucht donkerder te worden, is al lang bekend. Op basis hiervan is een foto gemaakt. Het chemische effect van licht is dat de fotonenergie bijdraagt aan de scheiding van puur zilver van zijn zout. De reactie is geenszins puur fysiek.
In 1725 mengde de Duitse natuurkundige I. G. Schultz per ongeluk salpeterzuur, waarin zilver was opgelost, met krijt. En toen merkte ik ook per ongeluk dat het zonlicht het mengsel donkerder maakt.
Er volgden een aantal uitvindingen. Foto's werden afgedrukt op koper, papier, glas en tenslotte op plastic folie.
Lebedevs experimenten
We zeiden hierboven dat de praktische noodzaak om afbeeldingen op te slaan leidde tot experimenten en later tot theoretische ontdekkingen. Soms gebeurt het andersom: een reeds berekend feit moet experimenteel worden bevestigd. Het feit dat fotonen van licht niet alleen golven zijn, maar ook deeltjes, hebben wetenschappers lang geraden.
Lebedev heeft een apparaat gebouwd op basis van torsiebalansen. Toen er licht op de platen viel, week de pijl af van de "0"-stand. Het is dus bewezen dat fotonen impulsen overbrengen op oppervlakken, wat betekent dat ze er druk op uitoefenen. En de chemische werking van licht heeft er veel mee te maken.
Zoals Einstein al liet zien, zijn massa en energie één en hetzelfde. Bijgevolg geeft het foton, dat "oplost" in de substantie, het zijn essentie. Het lichaam kan de ontvangen energie op verschillende manieren gebruiken, ook voor chemische transformaties.
Nobelprijs en elektronen
Reeds genoemde wetenschapper Albert Einstein staat bekend om zijn speciale relativiteitstheorie, formule E=mc2 en bewijs van relativistische effecten. Maar hij ontving de hoofdprijs van de wetenschap niet hiervoor, maar voor een andere zeer interessante ontdekking. Einstein bewees in een reeks experimenten dat licht een elektron uit het oppervlak van een verlicht lichaam kan "trekken". Dit fenomeen wordt het externe foto-elektrische effect genoemd. Even later ontdekte diezelfde Einstein dat er ook een intern foto-elektrisch effect is: wanneer een elektron onder invloed van licht het lichaam niet verlaat, maar herverdeeld wordt, komt het in de geleidingsband terecht. En de verlichte substantie verandert de eigenschap van geleidbaarheid!
Velden waarin dit fenomeen wordt toegepast zijn talrijk: van kathodelampen tot "opname" in het halfgeleidernetwerk. Ons leven in zijn moderne vorm zou onmogelijk zijn zonder het gebruik van het foto-elektrisch effect. Het chemische effect van licht bevestigt alleen maar dat de energie van een foton in materie in verschillende vormen kan worden omgezet.
Ozongaten en witte vlekken
Iets hoger zeiden we dat wanneer chemische reacties plaatsvinden onder invloed van elektromagnetische straling, het optische bereik wordt geïmpliceerd. Het voorbeeld dat we nu willen geven gaat iets verder dan dat.
Onlangs sloegen wetenschappers over de hele wereld alarm: boven Antarcticahet ozongat hangt, het breidt zich voortdurend uit, en dit zal zeker slecht aflopen voor de aarde. Maar toen bleek dat alles niet zo eng is. Ten eerste is de ozonlaag boven het zesde continent gewoon dunner dan elders. Ten tweede zijn fluctuaties in de grootte van deze plek niet afhankelijk van menselijke activiteit, ze worden bepaald door de intensiteit van het zonlicht.
Maar waar komt ozon eigenlijk vandaan? En dit is slechts een lichtchemische reactie. Het ultraviolet dat de zon uitstra alt, ontmoet zuurstof in de bovenste atmosfeer. Er is veel ultraviolet, weinig zuurstof en het is ijl. Boven alleen open ruimte en vacuüm. En de energie van ultraviolette straling is in staat om de stabiele O2 moleculen te breken in twee atomaire zuurstofatomen. En dan draagt het volgende UV-quantum bij aan het ontstaan van de O3 verbinding. Dit is ozon.
Ozongas is dodelijk voor alle levende wezens. Het is zeer effectief in het doden van bacteriën en virussen die door mensen worden gebruikt. Een kleine concentratie gas in de atmosfeer is niet schadelijk, maar het is verboden zuivere ozon in te ademen.
En dit gas absorbeert zeer effectief ultraviolet quanta. Daarom is de ozonlaag zo belangrijk: het beschermt de bewoners van het aardoppervlak tegen een overmaat aan straling die alle biologische organismen kan steriliseren of doden. We hopen dat nu duidelijk is wat de chemische werking van licht is.
