Hari ini kami akan memberi tahu Anda apa efek kimia cahaya, bagaimana fenomena ini diterapkan sekarang dan bagaimana sejarah penemuannya.
Terang dan gelap
Semua literatur (dari Alkitab hingga fiksi modern) memanfaatkan dua hal yang berlawanan ini. Selain itu, cahaya selalu melambangkan awal yang baik, dan kegelapan - buruk dan jahat. Jika Anda tidak masuk ke metafisika dan memahami esensi dari fenomena tersebut, maka dasar dari konfrontasi abadi adalah ketakutan akan kegelapan, atau lebih tepatnya, tidak adanya cahaya.
Mata manusia dan spektrum elektromagnetik
Mata manusia dirancang agar orang dapat merasakan getaran elektromagnetik dengan panjang gelombang tertentu. Panjang gelombang terpanjang milik lampu merah (λ=380 nanometer), terpendek - ungu (λ=780 nanometer). Spektrum penuh osilasi elektromagnetik jauh lebih luas, dan bagian yang terlihat hanya menempati sebagian kecil. Seseorang merasakan getaran inframerah dengan organ indera lain - kulit. Bagian dari spektrum ini yang dikenal orang sebagai panas. Seseorang dapat melihat sedikit ultraviolet (bayangkan karakter utama dalam film "Planet Ka-Pax").
saluran utamainformasi bagi seseorang adalah mata. Oleh karena itu, orang kehilangan kemampuan untuk menilai apa yang terjadi di sekitar ketika cahaya tampak menghilang setelah matahari terbenam. Hutan gelap menjadi tidak terkendali, berbahaya. Dan di mana ada bahaya, ada juga ketakutan bahwa seseorang yang tidak dikenal akan datang dan "menggigit laras". Makhluk menakutkan dan jahat hidup dalam kegelapan, tetapi makhluk baik dan pengertian hidup dalam terang.
Skala gelombang elektromagnetik. Bagian Satu: Energi Rendah
Saat mempertimbangkan aksi kimia cahaya, fisika berarti spektrum yang terlihat normal.
Untuk memahami apa itu cahaya secara umum, Anda harus terlebih dahulu membicarakan semua opsi yang mungkin untuk osilasi elektromagnetik:
- Gelombang radio. Panjang gelombang mereka begitu panjang sehingga mereka bisa mengelilingi Bumi. Mereka tercermin dari lapisan ionik planet ini dan membawa informasi kepada orang-orang. Frekuensinya 300 gigahertz atau kurang, dan panjang gelombangnya dari 1 milimeter atau lebih (di masa depan - hingga tak terhingga).
- Radiasi inframerah. Seperti yang kami katakan di atas, seseorang merasakan jangkauan inframerah sebagai panas. Panjang gelombang bagian spektrum ini lebih tinggi daripada yang terlihat - dari 1 milimeter hingga 780 nanometer, dan frekuensinya lebih rendah - dari 300 hingga 429 terahertz.
- Spektrum terlihat. Bagian dari keseluruhan skala yang dilihat mata manusia. Panjang gelombang dari 380 hingga 780 nanometer, frekuensi dari 429 hingga 750 terahertz.
Skala gelombang elektromagnetik. Bagian Kedua: Energi Tinggi
Ombak yang tercantum di bawah ini memiliki arti ganda: mereka mematikanberbahaya bagi kehidupan, tetapi pada saat yang sama, tanpa mereka, keberadaan biologis tidak akan muncul.
- radiasi UV. Energi foton ini lebih tinggi daripada energi yang terlihat. Mereka dipasok oleh termasyhur pusat kita, Matahari. Dan ciri-ciri radiasi adalah sebagai berikut: panjang gelombang 10 sampai 380 nanometer, frekuensi dari 31014 sampai 31016 Hertz.
- rontgen. Siapapun yang mengalami patah tulang pasti mengenalnya. Tapi gelombang ini digunakan tidak hanya dalam pengobatan. Dan elektron mereka memancar dengan kecepatan tinggi, yang melambat di medan yang kuat, atau atom berat, di mana elektron telah dicabut dari kulit bagian dalam. Panjang gelombang dari 5 pikometer sampai 10 nanometer, frekuensi berkisar antara 31016-61019 Hertz.
- Radiasi gamma. Energi gelombang ini sering bertepatan dengan energi sinar-X. Spektrum mereka tumpang tindih secara signifikan, hanya sumber asalnya yang berbeda. Sinar gamma hanya dihasilkan oleh proses radioaktif nuklir. Namun, tidak seperti sinar-X, radiasi mampu menghasilkan energi yang lebih tinggi.
Kami telah memberikan bagian utama skala gelombang elektromagnetik. Setiap rentang dibagi menjadi bagian yang lebih kecil. Misalnya, "sinar-x keras" atau "ultraviolet vakum" sering terdengar. Tetapi pembagian ini sendiri bersyarat: agak sulit untuk menentukan di mana batas-batas satu dan awal spektrum yang lain.
Cahaya dan memori
Seperti yang telah kami katakan, otak manusia menerima aliran informasi utama melalui penglihatan. Tapi bagaimana Anda menyimpan momen penting? Sebelum penemuan fotografi (aksi kimia cahaya terlibat dalam hal ini)proses secara langsung), seseorang dapat menuliskan kesannya dalam buku harian atau memanggil seniman untuk melukis potret atau gambar. Cara pertama dosa subjektivitas, yang kedua - tidak semua orang mampu membelinya.
Seperti biasa, kesempatan membantu menemukan alternatif untuk sastra dan lukisan. Kemampuan perak nitrat (AgNO3) untuk menjadi gelap di udara telah lama diketahui. Berdasarkan fakta ini, sebuah foto dibangun. Efek kimia cahaya adalah bahwa energi foton berkontribusi pada pemisahan perak murni dari garamnya. Reaksinya sama sekali tidak murni fisik.
Pada tahun 1725, fisikawan Jerman I. G. Schultz secara tidak sengaja mencampurkan asam nitrat, di mana perak dilarutkan, dengan kapur. Dan kemudian saya juga secara tidak sengaja memperhatikan bahwa sinar matahari membuat campuran menjadi gelap.
Sejumlah penemuan diikuti. Foto dicetak di atas tembaga, kertas, kaca, dan terakhir di film plastik.
Eksperimen Lebedev
Kami mengatakan di atas bahwa kebutuhan praktis untuk menyimpan gambar menyebabkan eksperimen, dan kemudian penemuan teoretis. Kadang-kadang terjadi sebaliknya: fakta yang sudah diperhitungkan perlu dikonfirmasi dengan eksperimen. Fakta bahwa foton cahaya tidak hanya gelombang, tetapi juga partikel, para ilmuwan telah lama menebaknya.
Lebedev membuat perangkat berdasarkan keseimbangan torsi. Ketika cahaya jatuh di piring, panah menyimpang dari posisi "0". Jadi terbukti bahwa foton mengirimkan momentum ke permukaan, yang berarti mereka memberikan tekanan pada mereka. Dan aksi kimia cahaya sangat berkaitan dengan itu.
Seperti yang telah ditunjukkan Einstein, massa dan energi adalah satu dan sama. Akibatnya, foton, "larut" dalam substansi, memberikan esensinya. Tubuh dapat menggunakan energi yang diterima dengan cara yang berbeda, termasuk untuk transformasi kimia.
Hadiah Nobel dan elektron
Sudah disebutkan Ilmuwan Albert Einstein dikenal dengan teori relativitas khususnya, rumus E=mc2 dan bukti efek relativistik. Tetapi dia menerima hadiah utama sains bukan untuk ini, tetapi untuk penemuan lain yang sangat menarik. Einstein membuktikan dalam serangkaian eksperimen bahwa cahaya dapat "menarik" elektron dari permukaan benda yang diterangi. Fenomena ini disebut efek fotolistrik eksternal. Beberapa saat kemudian, Einstein yang sama menemukan bahwa ada juga efek fotolistrik internal: ketika sebuah elektron di bawah pengaruh cahaya tidak meninggalkan tubuh, tetapi didistribusikan kembali, ia masuk ke pita konduksi. Dan zat yang diterangi mengubah sifat konduktivitas!
Bidang di mana fenomena ini diterapkan banyak: dari lampu katoda hingga "penyertaan" dalam jaringan semikonduktor. Kehidupan kita dalam bentuknya yang modern tidak akan mungkin tanpa penggunaan efek fotolistrik. Efek kimia cahaya hanya menegaskan bahwa energi foton dalam materi dapat diubah menjadi berbagai bentuk.
Lubang ozon dan bintik putih
Sedikit lebih tinggi kami mengatakan bahwa ketika reaksi kimia terjadi di bawah pengaruh radiasi elektromagnetik, jangkauan optik tersirat. Contoh yang ingin kami berikan sekarang sedikit lebih dari itu.
Baru-baru ini, para ilmuwan di seluruh dunia membunyikan alarm: di Antartikalubang ozon menggantung, terus membesar, dan ini pasti akan berakhir buruk bagi Bumi. Tapi kemudian ternyata semuanya tidak begitu menakutkan. Pertama, lapisan ozon di atas benua keenam lebih tipis daripada di tempat lain. Kedua, fluktuasi ukuran tempat ini tidak bergantung pada aktivitas manusia, melainkan ditentukan oleh intensitas sinar matahari.
Tapi dari mana ozon berasal? Dan ini hanya reaksi kimia ringan. Ultraviolet yang dipancarkan matahari bertemu dengan oksigen di atmosfer bagian atas. Ada banyak ultraviolet, sedikit oksigen, dan langka. Di atas hanya ruang terbuka dan vakum. Dan energi radiasi ultraviolet mampu memecah molekul O2 yang stabil menjadi dua atom oksigen. Dan kemudian kuantum UV berikutnya berkontribusi pada penciptaan koneksi O3. Ini adalah ozon.
Gas ozon mematikan bagi semua makhluk hidup. Sangat efektif membunuh bakteri dan virus yang digunakan manusia. Sedikit konsentrasi gas di atmosfer tidak berbahaya, tetapi dilarang menghirup ozon murni.
Dan gas ini sangat efektif menyerap kuanta ultraviolet. Oleh karena itu, lapisan ozon sangat penting: melindungi penghuni permukaan planet dari radiasi berlebih yang dapat mensterilkan atau membunuh semua organisme biologis. Kami berharap sekarang jelas apa efek kimia dari cahaya.
