Ինչպիսի՞ն է լույսի քիմիական ազդեցությունը:

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 17:49

Այսօր մենք ձեզ կպատմենք, թե որն է լույսի քիմիական ազդեցությունը, ինչպես է այժմ կիրառվում այս երեւույթը և որն է դրա հայտնաբերման պատմությունը։

Լույս և խավար

Ողջ գրականությունը (Աստվածաշնչից մինչև ժամանակակից գեղարվեստական գրականություն) օգտագործում է այս երկու հակադրությունները: Ավելին, լույսը միշտ խորհրդանշում է լավ սկիզբ, իսկ խավարը՝ վատն ու չարը։ Եթե չես մտնում մետաֆիզիկայի մեջ և չես հասկանում երեւույթի էությունը, ապա հավերժական դիմակայության հիմքը խավարի վախն է, ավելի ճիշտ՝ լույսի բացակայությունը։

Մարդու աչքը և էլեկտրամագնիսական սպեկտրը

Մարդու աչքը ստեղծված է այնպես, որ մարդիկ ընկալեն որոշակի ալիքի երկարության էլեկտրամագնիսական թրթռումները: Ամենաերկար ալիքի երկարությունը պատկանում է կարմիր լույսին (λ=380 նանոմետր), ամենակարճը՝ մանուշակագույնին (λ=780 նանոմետր)։ Էլեկտրամագնիսական տատանումների ամբողջ սպեկտրը շատ ավելի լայն է, և դրա տեսանելի մասը զբաղեցնում է միայն մի փոքր մասը: Ինֆրակարմիր թրթռումները մարդն ընկալում է մեկ այլ զգայական օրգանի՝ մաշկի հետ: Սպեկտրի այս հատվածը մարդիկ գիտեն որպես ջերմություն: Ինչ-որ մեկը կարողանում է մի փոքր ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներ տեսնել (մտածեք «Մոլորակ Կա-Պաքս» ֆիլմի գլխավոր հերոսի մասին):

Հիմնական ալիքտեղեկատվությունը մարդու համար աչքն է: Հետեւաբար, մարդիկ կորցնում են գնահատելու ունակությունը, թե ինչ է կատարվում շուրջը, երբ տեսանելի լույսը անհետանում է մայրամուտից հետո: Մութ անտառը դառնում է անկառավարելի, վտանգավոր։ Իսկ որտեղ վտանգ կա, կա նաև մտավախություն, որ անհայտ մեկը կգա և «տակառը կծի»։ Սարսափելի և չար արարածներն ապրում են մթության մեջ, իսկ բարի և հասկացող արարածները՝ լույսի մեջ։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների սանդղակ. Մաս առաջին. Ցածր էներգիա

Լույսի քիմիական ազդեցությունը դիտարկելիս ֆիզիկան նշանակում է սովորական տեսանելի սպեկտր:

Որպեսզի հասկանաք, թե ընդհանրապես ինչ է լույսը, նախ պետք է խոսել էլեկտրամագնիսական տատանումների բոլոր հնարավոր տարբերակների մասին.

1. Ռադիոալիքներ. Նրանց ալիքի երկարությունն այնքան մեծ է, որ նրանք կարող են պտտվել Երկրի շուրջը: Դրանք արտացոլվում են մոլորակի իոնային շերտից և տեղեկատվություն են փոխանցում մարդկանց։ Դրանց հաճախականությունը 300 գիգահերց է կամ ավելի քիչ, իսկ ալիքի երկարությունը՝ 1 միլիմետրից կամ ավելի (ապագայում՝ մինչև անսահմանություն):
2. Ինֆրակարմիր ճառագայթում. Ինչպես վերևում ասացինք, մարդն ընկալում է ինֆրակարմիր տիրույթը որպես ջերմություն: Սպեկտրի այս հատվածի ալիքի երկարությունը ավելի բարձր է, քան տեսանելիինը` 1 միլիմետրից մինչև 780 նանոմետր, իսկ հաճախականությունը ավելի ցածր է` 300-ից մինչև 429 տերահերց:
3. Տեսանելի սպեկտր. Ամբողջ կշեռքի այն հատվածը, որն ընկալում է մարդու աչքը։ Ալիքի երկարությունը 380-ից 780 նանոմետր, հաճախականությունը 429-ից 750 տերահերց։

Էլեկտրամագնիսական ալիքների սանդղակ. Մաս երկրորդ. Բարձր էներգիաներ

Ստորև թվարկված ալիքները կրկնակի նշանակություն ունեն. դրանք մահացու ենկյանքի համար վտանգավոր, բայց միևնույն ժամանակ առանց դրանց կենսաբանական գոյություն չէր կարող առաջանալ։

1. ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում. Այս ֆոտոնների էներգիան ավելի բարձր է, քան տեսանելիներինը։ Դրանք մատակարարվում են մեր կենտրոնական լուսատուից՝ Արևից: Իսկ ճառագայթման բնութագրերը հետևյալն են՝ ալիքի երկարությունը 10-ից մինչև 380 նանոմետր, հաճախականությունը 310¹⁴-ից մինչև 310^{16 Հերց:}
2. Ռենտգենյան ճառագայթներ. Ով կոտրված ոսկորներ ունի, ծանոթ է դրանց։ Բայց այս ալիքներն օգտագործվում են ոչ միայն բժշկության մեջ։ Եվ նրանց էլեկտրոնները ճառագայթում են մեծ արագությամբ, ինչը դանդաղում է ուժեղ դաշտում կամ ծանր ատոմներում, որոնցում էլեկտրոնը պոկվել է ներքին թաղանթից: Ալիքի երկարությունը 5 պիկոմետրից մինչև 10 նանոմետր, հաճախականությունը տատանվում է 310¹⁶-610^{19 Հերց.}
3. Գամմա ճառագայթում. Այս ալիքների էներգիան հաճախ համընկնում է ռենտգենյան ճառագայթների էներգիայի հետ։ Նրանց սպեկտրը զգալիորեն համընկնում է, տարբերվում է միայն ծագման աղբյուրը: Գամմա ճառագայթները արտադրվում են միայն միջուկային ռադիոակտիվ գործընթացներով: Սակայն, ի տարբերություն ռենտգենյան ճառագայթների, γ-ճառագայթումը ունակ է ավելի բարձր էներգիաներ ստանալու:

Մենք տվել ենք էլեկտրամագնիսական ալիքների սանդղակի հիմնական հատվածները։ Շրջանակներից յուրաքանչյուրը բաժանված է ավելի փոքր հատվածների: Օրինակ, հաճախ կարելի է լսել «կոշտ ռենտգեն» կամ «վակուումային ուլտրամանուշակագույն»: Բայց այս բաժանումն ինքնին պայմանական է. բավականին դժվար է որոշել, թե որտեղ են գտնվում մեկ սպեկտրի սահմաններն ու սկիզբը։

Լույս և հիշողություն

Ինչպես արդեն ասացինք, մարդու ուղեղը տեղեկատվության հիմնական հոսքը ստանում է տեսողության միջոցով: Բայց ինչպե՞ս եք փրկում կարևոր պահերը: Մինչև լուսանկարչության գյուտը (լույսի քիմիական գործողությունը ներգրավված է դրանումուղղակիորեն մշակել), կարելի է գրել սեփական տպավորությունները օրագրում կամ զանգահարել նկարչի՝ դիմանկար կամ նկար նկարելու: Առաջին ճանապարհը մեղք է գործում սուբյեկտիվության մեջ, երկրորդը՝ ոչ բոլորն են կարող դա իրենց թույլ տալ։

Ինչպես միշտ, պատահականությունն օգնեց այլընտրանք գտնել գրականությանը և նկարչությանը: Արծաթի նիտրատի (AgNO_{3) օդում մթնելու ունակությունը վաղուց հայտնի է: Այս փաստի հիման վրա կառուցվել է լուսանկար։ Լույսի քիմիական ազդեցությունն այն է, որ ֆոտոնների էներգիան նպաստում է մաքուր արծաթի տարանջատմանը դրա աղից: Արձագանքը ոչ մի դեպքում զուտ ֆիզիկական չէ:}

1725 թվականին գերմանացի ֆիզիկոս Ի. Եվ հետո ես նաև պատահաբար նկատեցի, որ արևի լույսը մգացնում է խառնուրդը։

Հաջորդեցին մի շարք գյուտեր։ Լուսանկարները տպագրվել են պղնձի, թղթի, ապակու և վերջապես պլաստիկ թաղանթի վրա։

Լեբեդևի փորձերը

Վերևում ասացինք, որ պատկերները պահպանելու գործնական անհրաժեշտությունը հանգեցրեց փորձերի, իսկ ավելի ուշ՝ տեսական բացահայտումների։ Երբեմն դա տեղի է ունենում հակառակը. արդեն հաշվարկված փաստը պետք է հաստատվի փորձով։ Այն, որ լույսի ֆոտոնները ոչ միայն ալիքներ են, այլև մասնիկներ, գիտնականները վաղուց են կռահել:

Լեբեդևը սարք է կառուցել՝ հիմնված ոլորման մնացորդների վրա։ Երբ լույսն ընկավ թիթեղների վրա, սլաքը շեղվեց «0» դիրքից։ Այսպիսով, ապացուցվեց, որ ֆոտոնները իմպուլս են փոխանցում մակերեսներին, ինչը նշանակում է, որ նրանք ճնշում են գործադրում դրանց վրա: Եվ լույսի քիմիական ազդեցությունը դրա հետ մեծ կապ ունի։

Ինչպես արդեն ցույց է տվել Էյնշտեյնը, զանգվածը և էներգիան նույնն են: Հետևաբար ֆոտոնը, «լուծվելով» նյութի մեջ, տալիս է նրան իր էությունը։ Մարմինը ստացված էներգիան կարող է օգտագործել տարբեր ձևերով, այդ թվում՝ քիմիական փոխակերպումների համար։

Նոբելյան մրցանակ և էլեկտրոններ

Արդեն հիշատակված գիտնական Ալբերտ Էյնշտեյնը հայտնի է հարաբերականության իր հատուկ տեսությամբ, բանաձևով E=mc2 և հարաբերական էֆեկտների ապացույցով: Բայց գիտության գլխավոր մրցանակը նա ստացել է ոչ թե այս, այլ մեկ այլ շատ հետաքրքիր հայտնագործության համար։ Էյնշտեյնը մի շարք փորձերի ընթացքում ապացուցեց, որ լույսը կարող է «դուրս բերել» էլեկտրոն լուսավորված մարմնի մակերեսից։ Այս երեւույթը կոչվում է արտաքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ։ Քիչ անց նույն Էյնշտեյնը հայտնաբերեց, որ կա նաև ներքին ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ՝ երբ լույսի ազդեցությամբ էլեկտրոնը չի հեռանում մարմնից, այլ վերաբաշխվում է, այն անցնում է հաղորդման գոտի։ Իսկ լուսավորված նյութը փոխում է հաղորդունակության հատկությունը։

Ոլորտները, որոնցում կիրառվում է այս երևույթը, շատ են՝ կաթոդային լամպերից մինչև կիսահաղորդչային ցանցում «ներառումը»: Մեր կյանքն իր ժամանակակից ձևով անհնար կլիներ առանց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի օգտագործման: Լույսի քիմիական ազդեցությունը միայն հաստատում է, որ նյութի մեջ ֆոտոնի էներգիան կարող է փոխակերպվել տարբեր ձևերի։

Օզոնի անցքեր և սպիտակ բծեր

Մի փոքր ավելի բարձր մենք ասացինք, որ երբ քիմիական ռեակցիաները տեղի են ունենում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ազդեցության տակ, ենթադրվում է օպտիկական տիրույթ: Օրինակը, որը մենք հիմա ուզում ենք բերել, մի փոքր ավելին է:

Վերջերս ամբողջ աշխարհի գիտնականներն ահազանգեցին՝ Անտարկտիդայի շուրջ.օզոնային փոսը կախված է, այն անընդհատ ընդլայնվում է, և սա հաստատ վատ ավարտ կունենա Երկրի համար։ Բայց հետո պարզվեց, որ ամեն ինչ այնքան էլ սարսափելի չէ։ Նախ, վեցերորդ մայրցամաքի վրայի օզոնային շերտը պարզապես ավելի բարակ է, քան այլուր: Երկրորդ, այս կետի չափերի տատանումները կախված չեն մարդու գործունեությունից, դրանք որոշվում են արևի լույսի ինտենսիվությամբ։

Բայց որտեղի՞ց նույնիսկ օզոնը: Եվ սա ընդամենը լուսաքիմիական ռեակցիա է։ Արեգակի արձակած ուլտրամանուշակագույնը մթնոլորտի վերին շերտում հանդիպում է թթվածին: Ուլտրամանուշակագույնը շատ է, թթվածինը քիչ է, և այն հազվադեպ է լինում։ Վերևում միայն բաց տարածություն և վակուում: Իսկ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման էներգիան ընդունակ է կոտրել կայուն O₂ մոլեկուլները երկու ատոմային թթվածնի: Եվ հետո հաջորդ ուլտրամանուշակագույն քվանտը նպաստում է O_{3 կապի ստեղծմանը: Սա օզոն է։}

Օզոնային գազը մահացու է բոլոր կենդանի էակների համար: Այն շատ արդյունավետ է մարդու կողմից օգտագործվող բակտերիաների և վիրուսների ոչնչացման համար: Մթնոլորտում գազի փոքր կոնցենտրացիան վնասակար չէ, սակայն մաքուր օզոնը ներշնչելն արգելված է։

Եվ այս գազը շատ արդյունավետ կերպով կլանում է ուլտրամանուշակագույն քվանտան: Հետևաբար, օզոնային շերտն այնքան կարևոր է. այն պաշտպանում է մոլորակի մակերևույթի բնակիչներին ճառագայթման ավելցուկից, որը կարող է ստերիլիզացնել կամ սպանել բոլոր կենսաբանական օրգանիզմներին: Հուսով ենք, որ այժմ պարզ է, թե որն է լույսի քիմիական ազդեցությունը։