Tänään kerromme sinulle, mikä on valon kemiallinen vaikutus, miten tätä ilmiötä sovelletaan nyt ja mikä on sen löytämisen historia.
Valo ja pimeys
Kaikki kirjallisuus (Raamatusta nykyaikaiseen fiktioon) hyödyntää näitä kahta vastakohtaa. Lisäksi valo symboloi aina hyvää alkua ja pimeys - pahaa ja pahaa. Jos et mene metafysiikkaan ja ymmärrä ilmiön olemusta, niin ikuisen vastakkainasettelun perusta on pimeyden pelko tai pikemminkin valon puuttuminen.
Ihmissilmä ja sähkömagneettinen spektri
Ihmissilmä on suunniteltu siten, että ihmiset havaitsevat tietyn aallonpituuden sähkömagneettiset värähtelyt. Pisin aallonpituus kuuluu punaiselle valolle (λ=380 nanometriä), lyhin - violetti (λ=780 nanometriä). Sähkömagneettisten värähtelyjen koko spektri on paljon laajempi, ja sen näkyvä osa vie vain pienen osan. Henkilö havaitsee infrapunavärähtelyt toisella aistielimellä - iholla. Tämän osan spektristä ihmiset tuntevat lämpönä. Joku pystyy näkemään vähän ultraviolettivaloa (ajattele elokuvan "Planet Ka-Pax" päähenkilöä).
Pääkanavatieto ihmiselle on silmä. Siksi ihmiset menettävät kyvyn arvioida, mitä ympärillä tapahtuu, kun näkyvä valo katoaa auringonlaskun jälkeen. Pimeästä metsästä tulee hallitsematon, vaarallinen. Ja missä on vaara, siellä on myös pelko, että joku tuntematon tulee ja "puree tynnyriä". Pelottavat ja pahat olennot elävät pimeässä, mutta ystävälliset ja ymmärtävät olennot elävät valossa.
Sähkömagneettisten a altojen asteikko. Osa yksi: Vähäiset energiat
Kun tarkastelemme valon kemiallista vaikutusta, fysiikka tarkoittaa normaalisti näkyvää spektriä.
Ymmärtääksesi mitä valo yleensä on, sinun tulee ensin puhua kaikista mahdollisista sähkömagneettisten värähtelyjen vaihtoehdoista:
- Radioaallot. Niiden aallonpituus on niin pitkä, että ne voivat kiertää Maan. Ne heijastuvat planeetan ionikerroksesta ja kuljettavat tietoa ihmisille. Niiden taajuus on 300 gigahertsiä tai vähemmän ja aallonpituus 1 millimetristä tai enemmän (tulevaisuudessa - äärettömään).
- Infrapunasäteily. Kuten edellä totesimme, ihminen havaitsee infrapuna-alueen lämpönä. Tämän spektrin osan aallonpituus on suurempi kuin näkyvän - 1 millimetristä 780 nanometriin, ja taajuus on pienempi - 300 - 429 terahertsiä.
- Näkyvä spektri. Se osa koko asteikosta, jonka ihmissilmä havaitsee. Aallonpituus 380 - 780 nanometriä, taajuus 429 - 750 terahertsiä.
Sähkömagneettisten a altojen asteikko. Osa kaksi: Korkeat energiat
Alla luetelluilla aalloilla on kaksinkertainen merkitys: ne ovat tappaviahengenvaarallisia, mutta samalla ilman niitä biologista olemassaoloa ei olisi voinut syntyä.
- UV-säteilyä. Näiden fotonien energia on suurempi kuin näkyvän fotonien energia. Ne toimittaa keskusvalaisimemme, aurinko. Ja säteilyn ominaisuudet ovat seuraavat: aallonpituus 10 - 380 nanometriä, taajuus 31014 - 31016 hertsi.
- röntgenkuvat. Jokainen, jolla on murtunut luut, tuntee ne. Mutta näitä a altoja ei käytetä vain lääketieteessä. Ja niiden elektronit säteilevät suurella nopeudella, mikä hidastuu voimakkaassa kentässä, tai raskaita atomeja, joissa elektroni on repeytynyt irti sisäkuoresta. Aallonpituus 5 pikometristä 10 nanometriin, taajuusalueet välillä 31016-61019 hertsiä.
- Gammasäteily. Näiden a altojen energia on usein sama kuin röntgensäteiden energia. Niiden spektri on merkittävästi päällekkäistä, vain alkuperälähde eroaa. Gammasäteitä tuotetaan vain ydinradioaktiivisilla prosesseilla. Mutta toisin kuin röntgensäteet, γ-säteily kykenee korkeampiin energioihin.
Olemme antaneet sähkömagneettisten a altojen asteikon pääosat. Jokainen sarja on jaettu pienempiin osiin. Esimerkiksi "kovat röntgensäteet" tai "tyhjiö-ultravioletti" voidaan usein kuulla. Mutta tämä jako itsessään on ehdollinen: on melko vaikea määrittää, missä yhden spektrin raja ja toisen spektrin alku ovat.
Valoa ja muistia
Kuten olemme jo todenneet, ihmisen aivot vastaanottavat pääasiallisen tietovirran näön kautta. Mutta kuinka säästät tärkeät hetket? Ennen valokuvauksen keksimistä (valon kemiallinen toiminta on mukana tässäprosessi suoraan), voit kirjoittaa vaikutelmansa päiväkirjaan tai kutsua taiteilijan maalaamaan muotokuvan tai kuvan. Ensimmäinen tapa tekee syntiä subjektiivisuudesta, toinen - kaikilla ei ole siihen varaa.
Kuten aina, sattuma auttoi löytämään vaihtoehdon kirjallisuudelle ja maalaukselle. Hopeanitraatin (AgNO3) kyky tummua ilmassa on tunnettu pitkään. Tämän tosiasian perusteella rakennettiin valokuva. Valon kemiallinen vaikutus on, että fotonienergia edistää puhtaan hopean erottamista sen suolasta. Reaktio ei suinkaan ole puhtaasti fyysinen.
Vuonna 1725 saksalainen fyysikko I. G. Schultz sekoitti vahingossa typpihappoa, johon hopea oli liuennut, liidun kanssa. Ja sitten huomasin myös vahingossa, että auringonvalo tummentaa seosta.
Seurasi useita keksintöjä. Valokuvat painettiin kuparille, paperille, lasille ja lopuksi muovikalvolle.
Lebedevin kokeet
Sanoimme yllä, että käytännöllinen tarve tallentaa kuvia johti kokeisiin ja myöhemmin teoreettisiin löytöihin. Joskus se tapahtuu päinvastoin: jo laskettu tosiasia on vahvistettava kokeella. Tiedemiehet ovat pitkään arvaneet, että valon fotonit eivät ole vain a altoja, vaan myös hiukkasia.
Lebedev rakensi laitteen, joka perustui vääntötasoihin. Kun valo osui levyille, nuoli poikkesi "0"-asennosta. Joten todistettiin, että fotonit välittävät vauhtia pinnoille, mikä tarkoittaa, että ne kohdistavat painetta niihin. Ja valon kemiallisella vaikutuksella on paljon tekemistä sen kanssa.
Kuten Einstein jo osoitti, massa ja energia ovat yksi ja sama. Näin ollen fotoni "liukeneessaan" aineeseen antaa sille olemuksensa. Keho voi käyttää vastaanotettua energiaa eri tavoin, myös kemiallisiin muutoksiin.
Nobel-palkinto ja elektronit
Jo mainittu tiedemies Albert Einstein tunnetaan erityisestä suhteellisuusteoriastaan, kaavasta E=mc2 ja todistuksestaan relativistisista vaikutuksista. Mutta hän ei saanut tieteen pääpalkintoa tästä, vaan toisesta erittäin mielenkiintoisesta löydöstä. Einstein osoitti sarjassa kokeita, että valo voi "vetää ulos" elektronin valaistun kappaleen pinn alta. Tätä ilmiötä kutsutaan ulkoiseksi valosähköiseksi efektiksi. Hieman myöhemmin sama Einstein havaitsi, että on olemassa myös sisäinen valosähköinen vaikutus: kun valon vaikutuksen alainen elektroni ei poistu kehosta, vaan jakautuu uudelleen, se siirtyy johtavuuskaistalle. Ja valaistu aine muuttaa johtavuuden ominaisuutta!
Aloita, joilla tätä ilmiötä sovelletaan, on monia: katodilampuista puolijohdeverkkoon "sisällyttämiseen". Elämämme nykyisessä muodossaan olisi mahdotonta ilman valosähköistä vaikutusta. Valon kemiallinen vaikutus vahvistaa vain sen, että fotonin energia aineessa voi muuttua eri muodoiksi.
Otsonireiät ja valkoiset täplät
Hieman korkeammalla sanoimme, että kun kemiallisia reaktioita tapahtuu sähkömagneettisen säteilyn vaikutuksesta, optinen kantama tarkoittaa. Esimerkki, jonka haluamme nyt antaa, menee hieman pidemmälle.
Tieteilijat ympäri maailmaa soittivat äskettäin hälytystä: Etelämantereen ylläotsoniaukko roikkuu, se laajenee koko ajan, ja tämä tulee varmasti päättymään huonosti maapallolle. Mutta sitten kävi ilmi, että kaikki ei ole niin pelottavaa. Ensinnäkin kuudennen mantereen otsonikerros on yksinkertaisesti ohuempi kuin muualla. Toiseksi tämän pisteen koon vaihtelut eivät riipu ihmisen toiminnasta, vaan ne määräytyvät auringonvalon voimakkuuden mukaan.
Mutta mistä otsonia edes tulee? Ja tämä on vain kevyt-kemiallinen reaktio. Auringon lähettämä ultraviolettivalo kohtaa hapen yläilmakehässä. Ultraviolettia on paljon, happea vähän, ja se on harvinaista. Yläpuolella vain avoin tila ja tyhjiö. Ja ultraviolettisäteilyn energia pystyy hajottamaan vakaat O2 molekyylit kahdeksi atomihapeksi. Ja sitten seuraava UV-kvantti myötävaikuttaa O3-yhteyden luomiseen. Tämä on otsonia.
Otsonikaasu on tappavaa kaikille eläville olennoille. Se on erittäin tehokas ihmisten käyttämien bakteerien ja virusten tappamisessa. Pieni kaasupitoisuus ilmakehässä ei ole haitallista, mutta puhtaan otsonin hengittäminen on kielletty.
Ja tämä kaasu imee erittäin tehokkaasti ultraviolettikvantit. Siksi otsonikerros on niin tärkeä: se suojaa planeetan pinnan asukkaita ylimääräiseltä säteilyltä, joka voi steriloida tai tappaa kaikki biologiset organismit. Toivomme, että nyt on selvää, mikä on valon kemiallinen vaikutus.
