Qual è l'effetto chimico della luce?

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 17:49

Oggi ti diremo qual è l'effetto chimico della luce, come viene applicato questo fenomeno ora e qual è la storia della sua scoperta.

Luce e oscurità

Tutta la letteratura (dalla Bibbia alla narrativa moderna) sfrutta questi due opposti. Inoltre, la luce simboleggia sempre un buon inizio e l'oscurità - il male e il male. Se non entri nella metafisica e non comprendi l'essenza del fenomeno, allora la base del confronto eterno è la paura dell'oscurità, o meglio, l'assenza di luce.

L'occhio umano e lo spettro elettromagnetico

L'occhio umano è progettato in modo che le persone percepiscano le vibrazioni elettromagnetiche di una certa lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda più lunga appartiene alla luce rossa (λ=380 nanometri), la più corta - viola (λ=780 nanometri). L'intero spettro delle oscillazioni elettromagnetiche è molto più ampio e la sua parte visibile occupa solo una piccola parte. Una persona percepisce le vibrazioni a infrarossi con un altro organo di senso: la pelle. Questa parte dello spettro la gente conosce come calore. Qualcuno riesce a vedere un po' di ultravioletti (pensa al personaggio principale del film "Planet Ka-Pax").

Canale principalel'informazione per una persona è l'occhio. Pertanto, le persone perdono la capacità di valutare cosa sta succedendo intorno quando la luce visibile scompare dopo il tramonto. La foresta oscura diventa incontrollabile, pericolosa. E dove c'è pericolo, c'è anche la paura che qualcuno sconosciuto venga a "mordere il barile". Creature spaventose e malvagie vivono nell'oscurità, ma creature gentili e comprensive vivono nella luce.

Scala delle onde elettromagnetiche. Parte prima: basse energie

Quando si considera l'azione chimica della luce, per fisica si intende lo spettro normalmente visibile.

Per capire cos'è la luce in generale, dovresti prima parlare di tutte le possibili opzioni per le oscillazioni elettromagnetiche:

1. Onde radio. La loro lunghezza d'onda è così lunga che possono girare intorno alla Terra. Sono riflessi dallo strato ionico del pianeta e portano informazioni alle persone. La loro frequenza è di 300 gigahertz o meno e la lunghezza d'onda va da 1 millimetro o più (in futuro - all'infinito).
2. Radiazioni infrarosse. Come abbiamo detto sopra, una persona percepisce la gamma infrarossa come calore. La lunghezza d'onda di questa parte dello spettro è superiore a quella del visibile - da 1 millimetro a 780 nanometri, e la frequenza è inferiore - da 300 a 429 terahertz.
3. Spettro visibile. Quella parte dell'intera scala che l'occhio umano percepisce. Lunghezza d'onda da 380 a 780 nanometri, frequenza da 429 a 750 terahertz.

Scala delle onde elettromagnetiche. Parte seconda: energie elevate

Le onde elencate di seguito hanno un doppio significato: sono mortalipericoloso per la vita, ma allo stesso tempo, senza di loro, l'esistenza biologica non sarebbe potuta sorgere.

1. Radiazioni UV. L'energia di questi fotoni è superiore a quella di quelli visibili. Sono forniti dal nostro luminare centrale, il Sole. E le caratteristiche della radiazione sono le seguenti: lunghezza d'onda da 10 a 380 nanometri, frequenza da 310¹⁴ a 310^{16 Hertz.}
2. Raggi X. Chiunque abbia le ossa rotte le conosce. Ma queste onde sono usate non solo in medicina. E i loro elettroni si irradiano ad alta velocità, che rallenta in un campo forte, o atomi pesanti, in cui un elettrone è stato strappato dal guscio interno. Lunghezza d'onda da 5 picometri a 10 nanometri, intervalli di frequenza tra 310¹⁶-610^{19 Hertz.}
3. Radiazioni gamma. L'energia di queste onde spesso coincide con quella dei raggi X. Il loro spettro si sovrappone in modo significativo, solo la fonte di origine differisce. I raggi gamma sono prodotti solo da processi radioattivi nucleari. Ma, a differenza dei raggi X, la radiazione γ è in grado di produrre energie più elevate.

Abbiamo fornito le sezioni principali della scala delle onde elettromagnetiche. Ciascuno degli intervalli è diviso in sezioni più piccole. Ad esempio, spesso si possono sentire "raggi X duri" o "ultravioletti sottovuoto". Ma questa stessa divisione è condizionata: è piuttosto difficile determinare dove siano i confini di uno e l'inizio di un altro spettro.

Luce e memoria

Come abbiamo già detto, il cervello umano riceve il flusso principale di informazioni attraverso la vista. Ma come si salvano i momenti importanti? Prima dell'invenzione della fotografia (in questo è coinvolta l'azione chimica della luceprocesso direttamente), si potrebbe annotare le proprie impressioni in un diario o chiamare un artista per dipingere un ritratto o un'immagine. Il primo modo pecca la soggettività, il secondo - non tutti possono permetterselo.

Come sempre, il caso ha aiutato a trovare un' alternativa alla letteratura e alla pittura. La capacità del nitrato d'argento (AgNO_{3) di scurirsi nell'aria è nota da tempo. Sulla base di questo fatto, è stata costruita una fotografia. L'effetto chimico della luce è che l'energia del fotone contribuisce alla separazione dell'argento puro dal suo sale. La reazione non è affatto puramente fisica.}

Nel 1725, il fisico tedesco I. G. Schultz mescolò accidentalmente acido nitrico, in cui era disciolto argento, con gesso. E poi ho anche notato accidentalmente che la luce del sole scurisce la miscela.

Seguì un certo numero di invenzioni. Le foto sono state stampate su rame, carta, vetro e infine su pellicola di plastica.

Gli esperimenti di Lebedev

Abbiamo detto sopra che la necessità pratica di salvare le immagini ha portato a esperimenti, e successivamente a scoperte teoriche. A volte succede il contrario: un fatto già calcolato deve essere confermato sperimentalmente. Il fatto che i fotoni di luce non siano solo onde, ma anche particelle, gli scienziati hanno a lungo ipotizzato.

Lebedev ha costruito un dispositivo basato su bilanci di torsione. Quando la luce è caduta sui piatti, la freccia ha deviato dalla posizione "0". Quindi è stato dimostrato che i fotoni trasmettono quantità di moto alle superfici, il che significa che esercitano pressione su di esse. E l'azione chimica della luce ha molto a che fare con questo.

Come ha già mostrato Einstein, massa ed energia sono la stessa cosa. Di conseguenza, il fotone, "dissolvendo" nella sostanza, gli conferisce la sua essenza. Il corpo può utilizzare l'energia ricevuta in diversi modi, anche per trasformazioni chimiche.

Premio Nobel ed elettroni

Lo scienziato già citato Albert Einstein è noto per la sua teoria della relatività speciale, formula E=mc2 e la prova degli effetti relativistici. Ma ha ricevuto il premio principale della scienza non per questo, ma per un' altra scoperta molto interessante. Einstein ha dimostrato in una serie di esperimenti che la luce può "estrarre" un elettrone dalla superficie di un corpo illuminato. Questo fenomeno è chiamato effetto fotoelettrico esterno. Poco dopo, lo stesso Einstein scoprì che esiste anche un effetto fotoelettrico interno: quando un elettrone sotto l'influenza della luce non lascia il corpo, ma viene ridistribuito, passa nella banda di conduzione. E la sostanza illuminata cambia la proprietà della conducibilità!

I campi in cui si applica questo fenomeno sono molteplici: dalle lampade catodiche all'"inclusione" nella rete dei semiconduttori. La nostra vita nella sua forma moderna sarebbe impossibile senza l'uso dell'effetto fotoelettrico. L'effetto chimico della luce conferma solo che l'energia di un fotone nella materia può essere convertita in varie forme.

Buchi dell'ozono e macchie bianche

Un po' più in alto abbiamo detto che quando si verificano reazioni chimiche sotto l'influenza della radiazione elettromagnetica, il campo ottico è implicito. L'esempio che vogliamo dare ora va un po' oltre.

Di recente, scienziati di tutto il mondo hanno lanciato l'allarme: sull'Antartideil buco dell'ozono è sospeso, si sta espandendo continuamente e questo finirà sicuramente male per la Terra. Ma poi si è scoperto che tutto non è così spaventoso. In primo luogo, lo strato di ozono sul sesto continente è semplicemente più sottile che altrove. In secondo luogo, le fluttuazioni delle dimensioni di questo punto non dipendono dall'attività umana, sono determinate dall'intensità della luce solare.

Ma da dove viene l'ozono? E questa è solo una reazione chimica leggera. L'ultravioletto emesso dal sole incontra l'ossigeno nell' alta atmosfera. C'è molto ultravioletto, poco ossigeno ed è rarefatto. Sopra solo spazio aperto e vuoto. E l'energia della radiazione ultravioletta è in grado di rompere le molecole stabili O₂ in due ossigeni atomici. E poi il successivo quanto UV contribuisce alla creazione della connessione O_{3. Questo è ozono.}

Il gas ozono è mortale per tutti gli esseri viventi. È molto efficace nell'uccidere batteri e virus utilizzati dagli esseri umani. Una piccola concentrazione di gas nell'atmosfera non è dannosa, ma è vietato inalare ozono puro.

E questo gas assorbe molto efficacemente i quanti ultravioletti. Pertanto, lo strato di ozono è così importante: protegge gli abitanti della superficie del pianeta da un eccesso di radiazioni che possono sterilizzare o uccidere tutti gli organismi biologici. Ci auguriamo che ora sia chiaro quale sia l'effetto chimico della luce.