Vandag sal ons jou vertel wat die chemiese effek van lig is, hoe hierdie verskynsel nou toegepas word en wat die geskiedenis van die ontdekking daarvan is.
Lig en duisternis
Alle literatuur (van die Bybel tot moderne fiksie) ontgin hierdie twee teenoorgesteldes. Boonop simboliseer lig altyd 'n goeie begin, en duisternis - sleg en boos. As jy nie in metafisika ingaan en die essensie van die verskynsel verstaan nie, dan is die basis van die ewige konfrontasie die vrees vir duisternis, of liewer, die afwesigheid van lig.
Die menslike oog en die elektromagnetiese spektrum
Die menslike oog is so ontwerp dat mense elektromagnetiese vibrasies van 'n sekere golflengte waarneem. Die langste golflengte behoort aan rooi lig (λ=380 nanometer), die kortste - violet (λ=780 nanometer). Die volle spektrum van elektromagnetiese ossillasies is baie wyer, en die sigbare deel daarvan beslaan slegs 'n klein deel. 'n Persoon neem infrarooi vibrasies waar met 'n ander sintuig - die vel. Hierdie deel van die spektrum wat mense as hitte ken. Iemand kan 'n bietjie ultraviolet sien (dink aan die hoofkarakter in die fliek "Planet Ka-Pax").
Hoofkanaalinligting vir 'n persoon is die oog. Daarom verloor mense die vermoë om te bepaal wat rondom gebeur wanneer sigbare lig ná sononder verdwyn. Die donker woud word onbeheerbaar, gevaarlik. En waar daar gevaar is, is daar ook die vrees dat iemand onbekend sal kom en “aan die vat byt”. Eng en bose wesens leef in die donker, maar vriendelike en begripvolle wesens leef in die lig.
Skaal van elektromagnetiese golwe. Deel een: Lae energie
Wanneer die chemiese werking van lig oorweeg word, beteken fisika die normaalweg sigbare spektrum.
Om te verstaan wat lig in die algemeen is, moet jy eers praat oor al die moontlike opsies vir elektromagnetiese ossillasies:
- Radiogolwe. Hulle golflengte is so lank dat hulle om die Aarde kan gaan. Hulle word weerkaats vanaf die ioniese laag van die planeet en dra inligting na mense. Hul frekwensie is 300 gigahertz of minder, en die golflengte - van 1 millimeter of meer (in die toekoms - tot oneindig).
- Infrarooi bestraling. Soos ons hierbo gesê het, sien 'n persoon die infrarooi reeks as hitte. Die golflengte van hierdie deel van die spektrum is hoër as dié van die sigbare - van 1 millimeter tot 780 nanometer, en die frekwensie is laer - van 300 tot 429 terahertz.
- Sigbare spektrum. Daardie deel van die hele skaal wat die menslike oog waarneem. Golflengte van 380 tot 780 nanometer, frekwensie van 429 tot 750 terahertz.
Skaal van elektromagnetiese golwe. Deel twee: Hoë Energies
Die golwe wat hieronder gelys word, het 'n dubbele betekenis: hulle is dodeliklewensgevaarlik, maar terselfdertyd, sonder hulle, kon biologiese bestaan nie ontstaan het nie.
- UV-straling. Die energie van hierdie fotone is hoër as dié van sigbare. Hulle word voorsien deur ons sentrale lig, die Son. En die kenmerke van die straling is soos volg: golflengte van 10 tot 380 nanometer, frekwensie van 31014 tot 31016 Hertz.
- X-strale. Enigiemand wat bene gebreek het, is vertroud daarmee. Maar hierdie golwe word nie net in medisyne gebruik nie. En hul elektrone straal teen hoë spoed uit, wat stadiger word in 'n sterk veld, of swaar atome, waarin 'n elektron uit die binneste dop geskeur is. Golflengte van 5 pikometer tot 10 nanometer, frekwensie wissel tussen 31016-61019 Hertz.
- Gammastraling. Die energie van hierdie golwe val dikwels saam met dié van X-strale. Hulle spektrum oorvleuel aansienlik, net die bron van oorsprong verskil. Gammastrale word slegs deur kernradioaktiewe prosesse geproduseer. Maar, anders as X-strale, is γ-straling in staat tot hoër energie.
Ons het die hoofafdelings van die skaal van elektromagnetiese golwe gegee. Elkeen van die reekse is in kleiner afdelings verdeel. Byvoorbeeld, "harde x-strale" of "vakuum ultraviolet" kan dikwels gehoor word. Maar hierdie verdeling self is voorwaardelik: dit is nogal moeilik om te bepaal waar die grense van een en die begin van 'n ander spektrum is.
Lig en geheue
Soos ons reeds gesê het, ontvang die menslike brein die hoofvloei van inligting deur visie. Maar hoe red jy belangrike oomblikke? Voor die uitvinding van fotografie (die chemiese werking van lig is hierby betrokkedirek verwerk), kan 'n mens jou indrukke in 'n dagboek neerskryf of 'n kunstenaar bel om 'n portret of 'n prent te skilder. Die eerste manier sondig subjektiwiteit, die tweede - nie almal kan dit bekostig nie.
Soos altyd het toeval gehelp om 'n alternatief vir letterkunde en skilderkuns te vind. Die vermoë van silwernitraat (AgNO3) om donker te word in lug is lank reeds bekend. Op grond van hierdie feit is 'n foto gebou. Die chemiese effek van lig is dat die fotonenergie bydra tot die skeiding van suiwer silwer van sy sout. Die reaksie is geensins suiwer fisies nie.
In 1725 het die Duitse fisikus I. G. Schultz per ongeluk salpetersuur, waarin silwer opgelos is, met kryt gemeng. En toe merk ek ook per ongeluk op dat die sonlig die mengsel donkerder maak.
'n Aantal uitvindings het gevolg. Foto's is op koper, papier, glas gedruk en uiteindelik op plastiekfilm.
Lebedev se eksperimente
Ons het hierbo gesê dat die praktiese behoefte om beelde te stoor, gelei het tot eksperimente, en later tot teoretiese ontdekkings. Soms gebeur dit andersom: 'n reeds berekende feit moet deur eksperiment bevestig word. Die feit dat fotone van lig nie net golwe is nie, maar ook deeltjies, het wetenskaplikes lankal geraai.
Lebedev het 'n toestel gebou wat op torsiebalanse gebaseer is. Toe lig op die plate val, het die pyl van die "0"-posisie afgewyk. Dit is dus bewys dat fotone momentum na oppervlaktes oordra, wat beteken dat hulle druk daarop uitoefen. En die chemiese werking van lig het baie daarmee te doen.
Soos Einstein reeds gewys het, is massa en energie een en dieselfde. Gevolglik gee die foton, wat in die stof "oplos", dit sy essensie. Die liggaam kan die ontvangde energie op verskillende maniere gebruik, insluitend vir chemiese transformasies.
Nobelprys en elektrone
Reeds genoemde wetenskaplike Albert Einstein is bekend vir sy spesiale relatiwiteitsteorie, formule E=mc2 en bewys van relativistiese effekte. Maar hy het die hoofprys van wetenskap ontvang, nie hiervoor nie, maar vir nog 'n baie interessante ontdekking. Einstein het in 'n reeks eksperimente bewys dat lig 'n elektron van die oppervlak van 'n verligte liggaam kan "uittrek". Hierdie verskynsel word die eksterne foto-elektriese effek genoem. 'n Bietjie later het dieselfde Einstein ontdek dat daar ook 'n interne foto-elektriese effek is: wanneer 'n elektron onder die invloed van lig nie die liggaam verlaat nie, maar herverdeel word, gaan dit in die geleidingsband in. En die verligte stof verander die eienskap van geleidingsvermoë!
Velde waarin hierdie verskynsel toegepas word, is baie: van katodelampe tot "insluiting" in die halfgeleiernetwerk. Ons lewe in sy moderne vorm sou onmoontlik wees sonder die gebruik van die foto-elektriese effek. Die chemiese effek van lig bevestig net dat die energie van 'n foton in materie in verskeie vorme omgeskakel kan word.
Osoongate en wit kolle
'n Bietjie hoër het ons gesê dat wanneer chemiese reaksies onder die invloed van elektromagnetiese straling plaasvind, die optiese reeks geïmpliseer word. Die voorbeeld wat ons nou wil gee, gaan 'n bietjie verder.
Onlangs het wetenskaplikes regoor die wêreld alarm gemaak: oor Antarktikadie osoongat hang, dit brei heeltyd uit, en dit sal beslis sleg eindig vir die Aarde. Maar toe blyk dit dat alles nie so skrikwekkend is nie. Eerstens is die osoonlaag oor die sesde kontinent eenvoudig dunner as elders. Tweedens, skommelinge in die grootte van hierdie kol is nie afhanklik van menslike aktiwiteit nie, dit word bepaal deur die intensiteit van sonlig.
Maar waar kom osoon selfs vandaan? En dit is net 'n lig-chemiese reaksie. Die ultraviolet wat die son uitstraal ontmoet suurstof in die boonste atmosfeer. Daar is baie ultraviolet, min suurstof, en dit is skaars. Bo slegs oop spasie en vakuum. En die energie van ultravioletstraling is in staat om die stabiele O2 molekules in twee atoom-suurstof te breek. En dan dra die volgende UV-kwantum by tot die skepping van die O3-verbinding. Dit is osoon.
Osoongas is dodelik vir alle lewende dinge. Dit is baie effektief om bakterieë en virusse wat deur mense gebruik word, dood te maak. 'n Klein konsentrasie gas in die atmosfeer is nie skadelik nie, maar dit is verbode om suiwer osoon in te asem.
En hierdie gas absorbeer ultravioletkwanta baie effektief. Daarom is die osoonlaag so belangrik: dit beskerm die inwoners van die planeet se oppervlak teen 'n oormaat straling wat alle biologiese organismes kan steriliseer of doodmaak. Ons hoop dat dit nou duidelik is wat die chemiese effek van lig is.
