ما هو التأثير الكيميائي للضوء؟

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 17:40

سنخبرك اليوم ما هو التأثير الكيميائي للضوء ، وكيف يتم تطبيق هذه الظاهرة الآن وما هو تاريخ اكتشافها.

نور وظلام

كل الأدب (من الكتاب المقدس إلى الخيال الحديث) يستغل هذين النقيضين. علاوة على ذلك ، فالنور يرمز دائمًا إلى البداية الجيدة والظلمة - الشر والشر. إذا لم تخوض في الميتافيزيقيا وتفهم جوهر الظاهرة ، فإن أساس المواجهة الأبدية هو الخوف من الظلام ، أو بالأحرى غياب الضوء.

العين البشرية والطيف الكهرومغناطيسي

تم تصميم العين البشرية بحيث يدرك الناس الاهتزازات الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي المحدد. أطول طول موجي ينتمي إلى الضوء الأحمر (λ=380 نانومتر) ، الأقصر - البنفسجي (λ=780 نانومتر). الطيف الكامل للتذبذبات الكهرومغناطيسية أوسع بكثير ، ويشغل الجزء المرئي جزءًا صغيرًا فقط. يلاحظ الشخص اهتزازات الأشعة تحت الحمراء مع عضو حاسة آخر - الجلد. هذا الجزء من الطيف يعرفه الناس بالحرارة. شخص ما قادر على رؤية القليل من الأشعة فوق البنفسجية (فكر في الشخصية الرئيسية في فيلم "Planet Ka-Pax").

القناة الرئيسيةمعلومات الشخص هي العين. لذلك ، يفقد الناس القدرة على تقييم ما يحدث عند اختفاء الضوء المرئي بعد غروب الشمس. الغابة المظلمة تصبح خطيرة لا يمكن السيطرة عليها. وحيث يوجد خطر ، هناك أيضًا خوف من أن يأتي شخص مجهول و "يعض البرميل". مخلوقات مخيفة وشريرة تعيش في الظلام لكن المخلوقات الطيبة والمتفهمة تعيش في النور

مقياس الموجات الكهرومغناطيسية. الجزء الأول: الطاقات المنخفضة

عند التفكير في التأثير الكيميائي للضوء ، تعني الفيزياء الطيف المرئي بشكل طبيعي.

لفهم ماهية الضوء بشكل عام ، يجب أن تتحدث أولاً عن جميع الخيارات الممكنة للتذبذبات الكهرومغناطيسية:

1. موجات الراديو. طولها الموجي طويل جدًا بحيث يمكنها أن تدور حول الأرض. تنعكس من الطبقة الأيونية للكوكب وتحمل المعلومات إلى الناس. ترددها 300 جيجا هرتز أو أقل ، والطول الموجي من 1 ملم أو أكثر (في المستقبل - إلى اللانهاية).
2. الأشعة تحت الحمراء. كما قلنا أعلاه ، ينظر الشخص إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء على أنه حرارة. الطول الموجي لهذا الجزء من الطيف أعلى من الطول الموجي المرئي - من 1 مليمتر إلى 780 نانومتر ، والتردد أقل - من 300 إلى 429 تيراهيرتز.
3. طيف مرئي. ذلك الجزء من المقياس الذي تدركه العين البشرية. الطول الموجي من 380 إلى 780 نانومتر ، التردد من 429 إلى 750 تيراهيرتز.

مقياس الموجات الكهرومغناطيسية. الجزء الثاني: طاقات عالية

الموجات المذكورة أدناه لها معنى مزدوج: فهي قاتلةخطرة على الحياة ، ولكن في نفس الوقت ، بدونها ، لم يكن من الممكن أن ينشأ الوجود البيولوجي.

1. الأشعة فوق البنفسجية. طاقة هذه الفوتونات أعلى من تلك المرئية. يتم توفيرها من قبل النجم المركزي لدينا ، الشمس. وخصائص الإشعاع كالتالي: الطول الموجي من 10 إلى 380 نانومتر ، التردد من 310¹⁴إلى 310^{16هيرتز.}
2. أشعة. كل من كسر في العظام يعرفهم. لكن هذه الموجات لا تستخدم فقط في الطب. وتشع إلكتروناتها بسرعة عالية ، والتي تتباطأ في مجال قوي ، أو ذرات ثقيلة ، حيث يتمزق الإلكترون من الغلاف الداخلي. الطول الموجي من 5 بيكومتر إلى 10 نانومتر ، يتراوح التردد بين 310¹⁶-610^19هرتز.
3. إشعاع جاما. غالبًا ما تتزامن طاقة هذه الموجات مع طاقة الأشعة السينية. يتداخل طيفهم بشكل كبير ، فقط مصدر المنشأ يختلف. يتم إنتاج أشعة جاما فقط من خلال العمليات المشعة النووية. ولكن ، على عكس الأشعة السينية ، فإن أشعة جاما قادرة على إنتاج طاقات أعلى.

قدمنا الأقسام الرئيسية لمقياس الموجات الكهرومغناطيسية. يتم تقسيم كل نطاق إلى أقسام أصغر. على سبيل المثال ، يمكن في كثير من الأحيان سماع "الأشعة السينية الشديدة" أو "الفراغ فوق البنفسجي". لكن هذا التقسيم بحد ذاته مشروط: من الصعب تحديد مكان حدود أحدهما وبداية طيف آخر.

ضوء وذاكرة

كما قلنا سابقًا ، يتلقى الدماغ البشري التدفق الرئيسي للمعلومات من خلال الرؤية. لكن كيف تحفظ اللحظات المهمة؟ قبل اختراع التصوير الفوتوغرافي (التأثير الكيميائي للضوء متورط في هذامعالجة مباشرة) ، يمكن للمرء أن يكتب انطباعات المرء في يوميات أو استدعاء فنان لرسم صورة أو صورة. الطريقة الأولى يخطئ الذاتية ، والثانية - لا يستطيع الجميع تحملها

كما هو الحال دائمًا ، ساعدت الفرصة في إيجاد بديل للأدب والرسم. لطالما عُرفت قدرة نترات الفضة (AgNO_{3) على التغميق في الهواء. بناءً على هذه الحقيقة ، تم بناء صورة. التأثير الكيميائي للضوء هو أن طاقة الفوتون تساهم في فصل الفضة النقية عن ملحها. رد الفعل ليس بأي حال من الأحوال فيزيائي بحت.}

في عام 1725 ، قام الفيزيائي الألماني آي جي شولتز بخلط حمض النيتريك بطريق الخطأ ، حيث تم إذابة الفضة بالطباشير. ثم لاحظت مصادفة أن ضوء الشمس يغمق الخليط.

تبع ذلك عدد من الاختراعات. تمت طباعة الصور على النحاس والورق والزجاج وأخيراً على فيلم بلاستيكي

تجارب ليبيديف

قلنا أعلاه أن الحاجة العملية لحفظ الصور أدت إلى التجارب ، ولاحقًا إلى الاكتشافات النظرية. في بعض الأحيان يحدث العكس: يجب تأكيد الحقيقة المحسوبة بالفعل عن طريق التجربة. لطالما خمن العلماء حقيقة أن فوتونات الضوء ليست موجات فحسب ، بل جسيمات أيضًا.

بنى ليبيديف جهازًا يعتمد على موازين الالتواء. عندما سقط الضوء على الصفائح ، انحرف السهم عن الوضع "0". لذلك ثبت أن الفوتونات تنقل الزخم إلى الأسطح ، مما يعني أنها تضغط عليها. والعمل الكيميائي للضوء له علاقة كبيرة به.

كما أظهر أينشتاين بالفعل ، الكتلة والطاقة متماثلان. وبالتالي ، فإن الفوتون ، "المتحلل" في المادة ، يمنحه جوهره. يمكن للجسم استخدام الطاقة المستلمة بطرق مختلفة ، بما في ذلك التحولات الكيميائية.

جائزة نوبل و الإلكترونات

العالم السابق ذكره ألبرت أينشتاين معروف بنظريته النسبية الخاصة ، الصيغة E=mc2وإثبات التأثيرات النسبية. لكنه حصل على الجائزة العلمية الرئيسية ليس من أجل هذا ، ولكن لاكتشاف آخر مثير للاهتمام للغاية. أثبت أينشتاين في سلسلة من التجارب أن الضوء يمكن أن "يسحب" إلكترونًا من سطح جسم مضيء. هذه الظاهرة تسمى التأثير الكهروضوئي الخارجي. بعد ذلك بقليل ، اكتشف أينشتاين نفسه أن هناك أيضًا تأثيرًا كهروضوئيًا داخليًا: عندما لا يغادر إلكترون تحت تأثير الضوء الجسم ، ولكن يُعاد توزيعه ، فإنه يمر في نطاق التوصيل. والمادة المضيئة تغير خاصية التوصيل!

المجالات التي يتم فيها تطبيق هذه الظاهرة عديدة: من مصابيح الكاثود إلى "التضمين" في شبكة أشباه الموصلات. ستكون حياتنا بشكلها الحديث مستحيلة بدون استخدام التأثير الكهروضوئي. يؤكد التأثير الكيميائي للضوء فقط أن طاقة الفوتون في المادة يمكن تحويلها إلى أشكال مختلفة.

ثقوب الأوزون والبقع البيضاء

أعلى قليلاً قلنا أنه عندما تحدث تفاعلات كيميائية تحت تأثير الإشعاع الكهرومغناطيسي ، فإن النطاق البصري يعني ضمنيًا. المثال الذي نريد تقديمه الآن يتجاوز ذلك بقليل.

في الآونة الأخيرة ، دق العلماء في جميع أنحاء العالم ناقوس الخطر: فوق القارة القطبية الجنوبيةثقب الأوزون معلق ، وهو يتوسع طوال الوقت ، وهذا بالتأكيد سينتهي بشكل سيء على الأرض. ولكن بعد ذلك اتضح أن كل شيء ليس مخيفًا جدًا. أولاً ، طبقة الأوزون فوق القارة السادسة أرق من أي مكان آخر. ثانيًا ، التقلبات في حجم هذه البقعة لا تعتمد على النشاط البشري ، فهي تحددها شدة ضوء الشمس.

لكن من أين يأتي الأوزون؟ وهذا مجرد تفاعل كيميائي خفيف. تلتقي الأشعة فوق البنفسجية التي تنبعث منها الشمس بالأكسجين في الغلاف الجوي العلوي. هناك الكثير من الأشعة فوق البنفسجية ، والقليل من الأكسجين ، ويتخلخل. فوق مساحة مفتوحة فقط و فراغ. وطاقة الأشعة فوق البنفسجية قادرة على كسر جزيئات O₂المستقرة إلى جزئين من الأكسجين الذري. ثم يساهم كم الأشعة فوق البنفسجية التالي في إنشاء اتصال O_{3. هذا هو الأوزون.}

غاز الأوزون مميت لجميع الكائنات الحية. إنه فعال للغاية في قتل البكتيريا والفيروسات التي يستخدمها الإنسان. تركيز قليل للغاز في الغلاف الجوي ليس ضاراً لكن يمنع استنشاق أوزون نقي.

وهذا الغاز يمتص بشكل فعال الكميات فوق البنفسجية. لذلك ، فإن طبقة الأوزون مهمة للغاية: فهي تحمي سكان سطح الكوكب من فائض الإشعاع الذي يمكن أن يعقم أو يقتل جميع الكائنات الحية. نأمل أن يتضح الآن التأثير الكيميائي للضوء.