اثر شیمیایی نور چیست؟

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 17:45

امروز به شما خواهیم گفت که اثر شیمیایی نور چیست، این پدیده در حال حاضر چگونه اعمال می شود و تاریخچه کشف آن چیست.

نور و تاریکی

تمام ادبیات (از کتاب مقدس تا داستان های مدرن) از این دو متضاد بهره می برند. علاوه بر این، نور همیشه نماد شروع خوب است و تاریکی - بد و بد. اگر وارد متافیزیک نشوید و جوهر پدیده را درک نکنید، اساس رویارویی ابدی ترس از تاریکی یا بهتر است بگوییم نبود نور است.

چشم انسان و طیف الکترومغناطیسی

چشم انسان طوری طراحی شده است که مردم ارتعاشات الکترومغناطیسی با طول موج مشخص را درک کنند. طولانی ترین طول موج متعلق به نور قرمز (λ=380 نانومتر) و کوتاه ترین - بنفش (λ=780 نانومتر) است. طیف کامل نوسانات الکترومغناطیسی بسیار گسترده تر است و قسمت قابل مشاهده آن تنها قسمت کوچکی را اشغال می کند. فرد ارتعاشات مادون قرمز را با اندام حسی دیگری - پوست - درک می کند. مردم این قسمت از طیف را گرما می شناسند. کسی می تواند کمی اشعه ماوراء بنفش را ببیند (به شخصیت اصلی فیلم "سیاره کا-پکس" فکر کنید).

کانال اصلیاطلاعات برای یک فرد چشم است. بنابراین، وقتی نور مرئی پس از غروب خورشید ناپدید می شود، مردم توانایی ارزیابی آنچه را که در اطراف اتفاق می افتد از دست می دهند. جنگل تاریک غیر قابل کنترل و خطرناک می شود. و در جایی که خطر وجود دارد، این ترس نیز وجود دارد که شخص ناشناس بیاید و «بشکه را گاز بگیرد». موجودات ترسناک و شیطانی در تاریکی زندگی می کنند، اما موجودات مهربان و فهمیده در نور زندگی می کنند.

مقیاس امواج الکترومغناطیسی. بخش اول: انرژی های کم

هنگامی که عمل شیمیایی نور را در نظر می گیریم، فیزیک به معنای طیف معمولی قابل مشاهده است.

برای اینکه بفهمید نور به طور کلی چیست، ابتدا باید در مورد همه گزینه های ممکن برای نوسانات الکترومغناطیسی صحبت کنید:

1. امواج رادیویی. طول موج آنها آنقدر زیاد است که می توانند به دور زمین بچرخند. آنها از لایه یونی سیاره منعکس می شوند و اطلاعات را به مردم منتقل می کنند. فرکانس آنها 300 گیگاهرتز یا کمتر است، و طول موج از 1 میلی متر یا بیشتر (در آینده - تا بی نهایت) است.
2. تابش مادون قرمز. همانطور که در بالا گفتیم، یک فرد محدوده مادون قرمز را به عنوان گرما درک می کند. طول موج این قسمت از طیف بالاتر از قسمت مرئی است - از 1 میلی متر تا 780 نانومتر و فرکانس پایین تر - از 300 تا 429 تراهرتز.
3. طیف مرئی. آن قسمت از کل مقیاس که چشم انسان درک می کند. طول موج از 380 تا 780 نانومتر، فرکانس از 429 تا 750 تراهرتز.

مقیاس امواج الکترومغناطیسی. بخش دوم: انرژی های بالا

امواج لیست شده در زیر معنایی دوگانه دارند: آنها کشنده هستندبرای زندگی خطرناک است، اما در عین حال، بدون آنها، وجود بیولوژیکی نمی توانست به وجود بیاید.

1. اشعه UV. انرژی این فوتون ها از فوتون های مرئی بیشتر است. آنها توسط نور مرکزی ما، خورشید تامین می شوند. و ویژگی های تابش به شرح زیر است: طول موج از 10 تا 380 نانومتر، فرکانس از 310¹⁴ تا 310^{16 هرتز.}
2. اشعه ایکس. هر کسی که استخوان شکسته داشته باشد با آن آشناست. اما این امواج نه تنها در پزشکی استفاده می شود. و الکترون‌های آن‌ها با سرعت بالایی تابش می‌کنند، که در یک میدان قوی یا اتم‌های سنگین، که در آن یک الکترون از پوسته داخلی کنده می‌شود، کند می‌شود. طول موج از 5 پیکومتر تا 10 نانومتر، محدوده فرکانس بین 310¹⁶-610^{19 هرتز.}
3. تابش گاما. انرژی این امواج اغلب با انرژی اشعه ایکس منطبق است. طیف آنها به طور قابل توجهی همپوشانی دارد، فقط منبع منشاء متفاوت است. پرتوهای گاما تنها توسط فرآیندهای رادیواکتیو هسته ای تولید می شوند. اما، بر خلاف پرتوهای ایکس، تابش γ قادر به دریافت انرژی های بالاتر است.

ما بخش های اصلی مقیاس امواج الکترومغناطیسی را آورده ایم. هر یک از محدوده ها به بخش های کوچکتر تقسیم می شوند. به عنوان مثال، "اشعه ایکس سخت" یا "فرابنفش خلاء" اغلب شنیده می شود. اما این تقسیم به خودی خود مشروط است: تعیین مرزهای یک طیف و ابتدای طیف دیگر نسبتاً دشوار است.

نور و حافظه

همانطور که قبلاً گفتیم، مغز انسان جریان اصلی اطلاعات را از طریق بینایی دریافت می کند. اما چگونه می توان لحظات مهم را ذخیره کرد؟ قبل از اختراع عکاسی (عمل شیمیایی نور در این امر دخیل استمستقیماً پردازش کنید)، می‌توان برداشت‌های خود را در یک دفترچه یادداشت کرد یا با هنرمندی تماس گرفت تا پرتره یا تصویری بکشد. راه اول به سوبژکتیویته گناه می کند، دوم - همه نمی توانند آن را بپردازند.

مثل همیشه، شانس به یافتن جایگزینی برای ادبیات و نقاشی کمک کرد. توانایی نیترات نقره (AgNO_{3) برای تیره شدن در هوا مدتهاست شناخته شده است. بر اساس این واقعیت، یک عکس ساخته شد. اثر شیمیایی نور این است که انرژی فوتون به جدا شدن نقره خالص از نمک آن کمک می کند. واکنش به هیچ وجه صرفاً فیزیکی نیست.}

در سال 1725، فیزیکدان آلمانی I. G. Schultz به طور تصادفی اسید نیتریک را که در آن نقره حل شده بود، با گچ مخلوط کرد. و سپس به طور تصادفی متوجه شدم که نور خورشید مخلوط را تیره می کند.

تعدادی از اختراعات دنبال شد. عکس ها روی مس، کاغذ، شیشه و در نهایت روی فیلم پلاستیکی چاپ شدند.

آزمایشات لبدف

در بالا گفتیم که نیاز عملی به ذخیره تصاویر منجر به آزمایشات و بعدها به اکتشافات نظری شد. گاهی اوقات برعکس اتفاق می افتد: یک واقعیت از قبل محاسبه شده باید با آزمایش تأیید شود. دانشمندان مدتهاست حدس می زنند که فوتون های نور تنها امواج نیستند، بلکه ذرات نیز هستند.

Lebedev دستگاهی بر اساس تعادل های پیچشی ساخت. هنگامی که نور روی صفحات فرود آمد، فلش از موقعیت "0" منحرف شد. بنابراین ثابت شد که فوتون ها تکانه را به سطوح منتقل می کنند، به این معنی که بر آنها فشار وارد می کنند. و عمل شیمیایی نور ارتباط زیادی با آن دارد.

همانطور که انیشتین قبلاً نشان داد، جرم و انرژی یکی هستند. در نتیجه، فوتون، "حل شدن" در ماده، به آن جوهره می دهد. بدن می تواند انرژی دریافتی را به طرق مختلف از جمله برای تبدیلات شیمیایی استفاده کند.

جایزه نوبل و الکترون

دانشمندی که قبلاً نام برده شد، آلبرت انیشتین به دلیل نظریه نسبیت خاص، فرمول E=mc2 و اثبات اثرات نسبیتی شناخته شده است. اما او جایزه اصلی علم را نه برای این، بلکه برای یک کشف بسیار جالب دیگر دریافت کرد. انیشتین در یک سری آزمایش ثابت کرد که نور می تواند یک الکترون را از سطح جسم روشن بیرون بکشد. این پدیده را اثر فوتوالکتریک خارجی می نامند. کمی بعد، همان انیشتین کشف کرد که یک اثر فوتوالکتریک داخلی نیز وجود دارد: هنگامی که یک الکترون تحت تأثیر نور از بدن خارج نمی شود، اما دوباره توزیع می شود، به نوار رسانایی می رود. و ماده روشن خاصیت رسانایی را تغییر می دهد!

زمینه هایی که این پدیده در آنها اعمال می شود بسیارند: از لامپ های کاتدی گرفته تا "شامل" در شبکه نیمه هادی. زندگی ما در شکل مدرن آن بدون استفاده از اثر فوتوالکتریک غیرممکن خواهد بود. اثر شیمیایی نور تنها تأیید می کند که انرژی فوتون موجود در ماده می تواند به اشکال مختلف تبدیل شود.

سوراخ های اوزون و لکه های سفید

کمی بالاتر گفتیم که وقتی واکنش های شیمیایی تحت تأثیر تابش الکترومغناطیسی رخ می دهد، محدوده نوری دلالت دارد. مثالی که اکنون می خواهیم ارائه کنیم کمی فراتر از آن است.

اخیراً دانشمندان سراسر جهان زنگ خطر را به صدا درآوردند: بر فراز قطب جنوبسوراخ اوزون آویزان است، مدام در حال گسترش است و این قطعاً برای زمین پایان بدی خواهد داشت. اما بعد معلوم شد که همه چیز چندان ترسناک نیست. اول، لایه اوزون بر روی قاره ششم به سادگی نازک تر از جاهای دیگر است. ثانیاً، نوسانات در اندازه این نقطه به فعالیت انسان بستگی ندارد، آنها با شدت نور خورشید تعیین می شوند.

اما اوزون از کجا می آید؟ و این فقط یک واکنش شیمیایی نوری است. اشعه ماوراء بنفش که خورشید ساطع می کند با اکسیژن در قسمت بالایی جو ملاقات می کند. اشعه ماوراء بنفش زیاد، اکسیژن کمی وجود دارد و کمیاب است. در بالا فقط فضای باز و خلاء. و انرژی پرتو فرابنفش قادر است مولکولهای O₂ را به دو اکسیژن اتمی بشکند. و سپس کوانتوم UV بعدی به ایجاد اتصال O_{3 کمک می کند. این ازن است.}

گاز اوزون برای همه جانداران کشنده است. در از بین بردن باکتری ها و ویروس هایی که توسط انسان استفاده می شود بسیار موثر است. غلظت کمی از گاز در جو مضر نیست، اما استنشاق ازن خالص ممنوع است.

و این گاز به طور موثر کوانتوم های فرابنفش را جذب می کند. بنابراین، لایه اوزون بسیار مهم است: از ساکنان سطح سیاره در برابر تشعشعات بیش از حد محافظت می کند که می تواند همه موجودات بیولوژیکی را عقیم یا از بین ببرد. ما امیدواریم که اکنون مشخص شده باشد که اثر شیمیایی نور چیست.