Bugün size ışığın kimyasal etkisinin ne olduğunu, bu fenomenin şimdi nasıl uygulandığını ve keşfinin tarihçesini anlatacağız.
Işık ve karanlık
Bütün edebiyat (İncil'den modern kurguya) bu iki zıtlığı kullanır. Dahası, ışık her zaman iyi bir başlangıcı ve karanlık - kötü ve kötüyü sembolize eder. Metafiziğe girmez ve fenomenin özünü anlamazsanız, o zaman ebedi yüzleşmenin temeli karanlıktan korkma, daha doğrusu ışığın yokluğudur.
İnsan gözü ve elektromanyetik spektrum
İnsan gözü, insanların belirli bir dalga boyundaki elektromanyetik titreşimleri algılaması için tasarlanmıştır. En uzun dalga boyu kırmızı ışığa (λ=380 nanometre), en kısası ise menekşe rengine (λ=780 nanometre) aittir. Elektromanyetik salınımların tam spektrumu çok daha geniştir ve görünen kısmı sadece küçük bir kısmı kaplar. Bir kişi kızılötesi titreşimleri başka bir duyu organı olan cilt ile algılar. Spektrumun bu kısmı insanlar ısı olarak bilir. Birisi biraz ultraviyole görebiliyor ("Planet Ka-Pax" filmindeki ana karakteri düşünün).
Ana kanalinsan için bilgi gözdür. Bu nedenle, insanlar gün batımından sonra görünür ışık kaybolduğunda etrafta neler olduğunu değerlendirme yeteneğini kaybeder. Karanlık orman kontrol edilemez, tehlikeli hale gelir. Ve tehlikenin olduğu yerde, bilinmeyen birinin gelip "namluyu ısırması" korkusu da vardır. Korkunç ve kötü yaratıklar karanlıkta yaşar ama nazik ve anlayışlı yaratıklar ışıkta yaşar.
Elektromanyetik dalgaların ölçeği. Birinci Bölüm: Düşük Enerjiler
Işığın kimyasal etkisi düşünüldüğünde, fizik normalde görünür spektrum anlamına gelir.
Genel olarak ışığın ne olduğunu anlamak için önce elektromanyetik salınımlar için tüm olası seçenekler hakkında konuşmalısınız:
- Radyo dalgaları. Dalga boyları o kadar uzundur ki, Dünya'nın çevresini dolaşabilirler. Gezegenin iyonik tabakasından yansırlar ve insanlara bilgi taşırlar. Frekansları 300 gigahertz veya daha azdır ve dalga boyu 1 milimetre veya daha fazladır (gelecekte - sonsuza kadar).
- Kızılötesi radyasyon. Yukarıda da söylediğimiz gibi, kişi kızılötesi aralığı ısı olarak algılar. Spektrumun bu bölümünün dalga boyu görünür olandan daha yüksektir - 1 milimetreden 780 nanometreye ve frekans daha düşüktür - 300 ila 429 terahertz.
- Görünür spektrum. Tüm ölçeğin insan gözünün algıladığı kısmı. 380 ila 780 nanometre arasında dalga boyu, 429 ila 750 terahertz arasında frekans.
Elektromanyetik dalgaların ölçeği. İkinci Bölüm: Yüksek Enerjiler
Aşağıda listelenen dalgaların çift anlamı vardır: ölümcüldürleryaşam için tehlikeli ama aynı zamanda onlarsız biyolojik varoluş ortaya çıkamazdı.
- UV radyasyonu. Bu fotonların enerjisi görünür olanlardan daha yüksektir. Bunlar, merkezi armatürümüz olan Güneş tarafından sağlanır. Ve radyasyonun özellikleri aşağıdaki gibidir: dalga boyu 10 ila 380 nanometre, frekans 31014 ila 31016 Hertz.
- X-ışınları. Kemikleri kırılan herkes onlara aşinadır. Ancak bu dalgalar sadece tıpta kullanılmamaktadır. Ve elektronları, güçlü bir alanda veya bir elektronun iç kabuktan koparıldığı ağır atomlarda yavaşlayan yüksek hızda yayılır. 5 pikometreden 10 nanometreye kadar dalga boyu, frekans aralıkları 31016-61019 Hertz.
- Gama radyasyonu. Bu dalgaların enerjisi genellikle X-ışınlarının enerjisiyle çakışır. Spektrumları önemli ölçüde örtüşür, sadece menşe kaynağı farklıdır. Gama ışınları sadece nükleer radyoaktif süreçlerle üretilir. Ancak, X-ışınlarının aksine, γ-radyasyonu daha yüksek enerjilere sahiptir.
Elektromanyetik dalgaların ölçeğinin ana bölümlerini verdik. Aralıkların her biri daha küçük bölümlere ayrılmıştır. Örneğin, "sert röntgen" veya "vakum ultraviyole" sıklıkla duyulabilir. Ancak bu bölünmenin kendisi koşulludur: Bir spektrumun sınırlarının ve diğer spektrumun başlangıcının nerede olduğunu belirlemek oldukça zordur.
Işık ve hafıza
Daha önce de söylediğimiz gibi, insan beyni ana bilgi akışını görme yoluyla alır. Ama önemli anları nasıl kaydedersiniz? Fotoğrafın icadından önce (ışığın kimyasal etkisi budoğrudan süreç), kişi izlenimlerini bir günlüğe yazabilir veya bir portre ya da resim yapması için bir sanatçıyı çağırabilir. İlk yol öznelliği günaha sokar, ikincisi - herkes bunu karşılayamaz.
Her zaman olduğu gibi şans, edebiyata ve resme bir alternatif bulmamıza yardımcı oldu. Gümüş nitratın (AgNO3) havada kararma yeteneği uzun zamandır bilinmektedir. Bu gerçeğe dayanarak, bir fotoğraf inşa edildi. Işığın kimyasal etkisi, foton enerjisinin saf gümüşün tuzundan ayrılmasına katkıda bulunmasıdır. Reaksiyon hiçbir şekilde tamamen fiziksel değildir.
1725'te Alman fizikçi I. G. Schultz, gümüşün çözüldüğü nitrik asidi yanlışlıkla tebeşirle karıştırdı. Ve sonra yanlışlıkla güneş ışığının karışımı kararttığını da fark ettim.
Bunu bir dizi icat izledi. Fotoğraflar bakır, kağıt, cam ve son olarak plastik film üzerine basıldı.
Lebedev'in deneyleri
Görüntüleri kaydetmeye yönelik pratik ihtiyacın deneylere ve daha sonra teorik keşiflere yol açtığını yukarıda söylemiştik. Bazen tam tersi olur: önceden hesaplanmış bir gerçeğin deneyle doğrulanması gerekir. Işık fotonlarının sadece dalgalar değil, aynı zamanda parçacıklar olduğu gerçeği bilim adamları tarafından uzun zamandır tahmin ediliyor.
Lebedev burulma dengelerine dayalı bir cihaz yaptı. Plakaların üzerine ışık düştüğünde ok "0" konumundan saptı. Böylece fotonların momentumu yüzeylere ilettikleri, yani üzerlerine baskı uyguladıkları kanıtlandı. Ve ışığın kimyasal etkisinin bununla çok ilgisi var.
Einstein'ın zaten gösterdiği gibi, kütle ve enerji bir ve aynıdır. Sonuç olarak, maddede "çözünen" foton, ona özünü verir. Vücut, alınan enerjiyi kimyasal dönüşümler de dahil olmak üzere farklı şekillerde kullanabilir.
Nobel Ödülü ve elektronlar
Daha önce adı geçen bilim adamı Albert Einstein, özel görelilik kuramı, E=mc2 formülü ve göreli etkilerin kanıtı ile tanınır. Ancak bilimin ana ödülünü bunun için değil, çok ilginç bir keşif için aldı. Einstein bir dizi deneyde ışığın aydınlatılmış bir cismin yüzeyinden bir elektronu "çekebileceğini" kanıtladı. Bu fenomene dış fotoelektrik etki denir. Biraz sonra, aynı Einstein bir iç fotoelektrik etkinin de olduğunu keşfetti: ışığın etkisi altındaki bir elektron vücuttan ayrılmayıp yeniden dağıtıldığında, iletim bandına geçer. Ve aydınlatılan madde iletkenlik özelliğini değiştirir!
Bu olgunun uygulandığı alanlar çoktur: katot lambalarından yarı iletken ağdaki "içerme"ye kadar. Modern biçimindeki hayatımız, fotoelektrik etki kullanılmadan imkansız olurdu. Işığın kimyasal etkisi, yalnızca maddedeki bir fotonun enerjisinin çeşitli biçimlere dönüştürülebileceğini doğrular.
Ozon delikleri ve beyaz noktalar
Biraz daha yüksek, elektromanyetik radyasyonun etkisi altında kimyasal reaksiyonlar meydana geldiğinde, optik aralığın ima edildiğini söyledik. Şimdi vermek istediğimiz örnek bunun biraz ötesine geçiyor.
Son zamanlarda, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları alarm verdi: Antarktika üzerindeozon deliği asılı, sürekli genişliyor ve bunun sonu kesinlikle Dünya için kötü olacak. Ama sonra her şeyin o kadar korkutucu olmadığı ortaya çıktı. Birincisi, altıncı kıtanın üzerindeki ozon tabakası, başka yerlere göre daha incedir. İkincisi, bu noktanın büyüklüğündeki dalgalanmalar insan faaliyetine bağlı değildir, güneş ışığının yoğunluğuna göre belirlenir.
Fakat ozon nereden geliyor? Ve bu sadece hafif-kimyasal bir reaksiyon. Güneşin yaydığı ultraviyole, üst atmosferde oksijenle buluşur. Çok fazla ultraviyole, az oksijen var ve seyrekleşiyor. Yukarıda sadece açık alan ve vakum. Ve ultraviyole radyasyonun enerjisi, kararlı O2 moleküllerini iki atomik oksijene parçalayabilir. Ardından bir sonraki UV kuantumu, O3 bağlantısının oluşturulmasına katkıda bulunur. Bu ozon.
Ozon gazı tüm canlılar için ölümcüldür. İnsanlar tarafından kullanılan bakteri ve virüsleri öldürmede çok etkilidir. Atmosferdeki küçük bir gaz konsantrasyonu zararlı değildir, ancak saf ozonu solumak yasaktır.
Ve bu gaz ultraviyole kuantumu çok etkili bir şekilde emer. Bu nedenle, ozon tabakası çok önemlidir: gezegen yüzeyinin sakinlerini tüm biyolojik organizmaları sterilize edebilecek veya öldürebilecek aşırı radyasyondan korur. Umarız ışığın kimyasal etkisinin ne olduğu artık anlaşılmıştır.
