Aujourd'hui, nous allons vous dire quel est l'effet chimique de la lumière, comment ce phénomène est appliqué maintenant et quelle est l'histoire de sa découverte.
Lumière et ténèbres
Toute la littérature (de la Bible à la fiction moderne) exploite ces deux contraires. De plus, la lumière symbolise toujours un bon début et les ténèbres - le mal et le mal. Si vous n'entrez pas dans la métaphysique et ne comprenez pas l'essence du phénomène, alors la base de l'éternelle confrontation est la peur des ténèbres, ou plutôt l'absence de lumière.
L'œil humain et le spectre électromagnétique
L'œil humain est conçu pour que les gens perçoivent les vibrations électromagnétiques d'une certaine longueur d'onde. La longueur d'onde la plus longue appartient à la lumière rouge (λ=380 nanomètres), la plus courte - violette (λ=780 nanomètres). Le spectre complet des oscillations électromagnétiques est beaucoup plus large et sa partie visible n'occupe qu'une infime partie. Une personne perçoit les vibrations infrarouges avec un autre organe sensoriel - la peau. Cette partie du spectre que les gens connaissent sous le nom de chaleur. Quelqu'un est capable de voir un peu d'ultraviolet (pensez au personnage principal du film "Planet Ka-Pax").
Canal principall'information pour une personne est l'œil. Par conséquent, les gens perdent la capacité d'évaluer ce qui se passe autour lorsque la lumière visible disparaît après le coucher du soleil. La forêt sombre devient incontrôlable, dangereuse. Et là où il y a danger, il y a aussi la peur qu'un inconnu vienne « mordre le tonneau ». Les créatures effrayantes et maléfiques vivent dans le noir, mais les créatures gentilles et compréhensives vivent dans la lumière.
Échelle des ondes électromagnétiques. Première partie: Basses énergies
Quand on considère l'action chimique de la lumière, la physique signifie le spectre normalement visible.
Afin de comprendre ce qu'est la lumière en général, vous devez d'abord parler de toutes les options possibles pour les oscillations électromagnétiques:
- Ondes radio. Leur longueur d'onde est si longue qu'ils peuvent faire le tour de la Terre. Ils sont réfléchis par la couche ionique de la planète et transmettent des informations aux gens. Leur fréquence est de 300 gigahertz ou moins, et la longueur d'onde est de 1 millimètre ou plus (dans le futur - à l'infini).
- Rayonnement infrarouge. Comme nous l'avons dit plus haut, une personne perçoit la plage infrarouge comme de la chaleur. La longueur d'onde de cette partie du spectre est supérieure à celle du visible - de 1 millimètre à 780 nanomètres, et la fréquence est inférieure - de 300 à 429 térahertz.
- Spectre visible. La partie de toute l'échelle que l'œil humain perçoit. Longueur d'onde de 380 à 780 nanomètres, fréquence de 429 à 750 térahertz.
Échelle des ondes électromagnétiques. Deuxième partie: hautes énergies
Les vagues listées ci-dessous ont un double sens: elles sont mortellesdangereux pour la vie, mais en même temps, sans eux, l'existence biologique n'aurait pas pu naître.
- Rayonnement UV. L'énergie de ces photons est supérieure à celle des photons visibles. Ils sont alimentés par notre luminaire central, le Soleil. Et les caractéristiques du rayonnement sont les suivantes: longueur d'onde de 10 à 380 nanomètres, fréquence de 31014 à 31016 Hertz.
- Rayons X. Quiconque a des os cassés les connaît. Mais ces ondes ne sont pas utilisées uniquement en médecine. Et leurs électrons rayonnent à grande vitesse, ce qui ralentit dans un champ puissant, ou des atomes lourds, dans lesquels un électron a été arraché de la coque interne. Longueur d'onde de 5 picomètres à 10 nanomètres, plages de fréquences entre 31016-61019 Hertz.
- Rayonnement gamma. L'énergie de ces ondes coïncide souvent avec celle des rayons X. Leur spectre se chevauche de manière significative, seule la source d'origine diffère. Les rayons gamma ne sont produits que par des processus radioactifs nucléaires. Mais, contrairement aux rayons X, le rayonnement γ est capable d'énergies plus élevées.
Nous avons donné les principales sections de l'échelle des ondes électromagnétiques. Chacune des gammes est divisée en sections plus petites. Par exemple, des "rayons X durs" ou des "ultraviolets sous vide" peuvent souvent être entendus. Mais cette division elle-même est conditionnelle: il est assez difficile de déterminer où se situent les limites d'un spectre et le début d'un autre.
Lumière et mémoire
Comme nous l'avons déjà dit, le cerveau humain reçoit le flux principal d'informations par la vision. Mais comment sauvegarder les moments importants ? Avant l'invention de la photographie (l'action chimique de la lumière intervient dans cetraiter directement), on pourrait noter ses impressions dans un journal ou appeler un artiste pour peindre un portrait ou un tableau. La première façon pèche la subjectivité, la seconde - tout le monde ne peut pas se le permettre.
Comme toujours, le hasard a aidé à trouver une alternative à la littérature et à la peinture. La capacité du nitrate d'argent (AgNO3) à noircir à l'air est connue depuis longtemps. Sur la base de ce fait, une photographie a été construite. L'effet chimique de la lumière est que l'énergie des photons contribue à la séparation de l'argent pur de son sel. La réaction n'est en aucun cas purement physique.
En 1725, le physicien allemand I. G. Schultz a accidentellement mélangé de l'acide nitrique, dans lequel de l'argent était dissous, avec de la craie. Et puis j'ai aussi accidentellement remarqué que la lumière du soleil assombrissait le mélange.
Un certain nombre d'inventions ont suivi. Les photos ont été imprimées sur du cuivre, du papier, du verre et enfin sur du film plastique.
Les expériences de Lebedev
Nous avons dit plus haut que le besoin pratique de sauvegarder des images a conduit à des expériences, puis à des découvertes théoriques. Parfois, cela se passe dans l'autre sens: un fait déjà calculé doit être confirmé par l'expérience. Le fait que les photons de lumière ne sont pas seulement des ondes, mais aussi des particules, les scientifiques l'ont deviné depuis longtemps.
Lebedev a construit un appareil basé sur des équilibres de torsion. Lorsque la lumière est tombée sur les plaques, la flèche a dévié de la position "0". Il a donc été prouvé que les photons transmettent une quantité de mouvement aux surfaces, ce qui signifie qu'ils exercent une pression sur celles-ci. Et l'action chimique de la lumière y est pour beaucoup.
Comme Einstein l'a déjà montré, la masse et l'énergie sont une seule et même chose. Par conséquent, le photon, "se dissolvant" dans la substance, lui donne son essence. Le corps peut utiliser l'énergie reçue de différentes manières, y compris pour des transformations chimiques.
Prix Nobel et électrons
Le scientifique déjà mentionné Albert Einstein est connu pour sa théorie spéciale de la relativité, la formule E=mc2 et la preuve des effets relativistes. Mais il a reçu le prix principal de la science non pas pour cela, mais pour une autre découverte très intéressante. Einstein a prouvé dans une série d'expériences que la lumière peut "extraire" un électron de la surface d'un corps éclairé. Ce phénomène s'appelle l'effet photoélectrique externe. Un peu plus tard, le même Einstein découvre qu'il existe aussi un effet photoélectrique interne: lorsqu'un électron sous l'influence de la lumière ne quitte pas le corps, mais est redistribué, il passe dans la bande de conduction. Et la substance illuminée modifie la propriété de conductivité !
Les domaines d'application de ce phénomène sont nombreux: des lampes cathodiques à "l'inclusion" dans le réseau semi-conducteur. Notre vie dans sa forme moderne serait impossible sans l'utilisation de l'effet photoélectrique. L'effet chimique de la lumière ne fait que confirmer que l'énergie d'un photon dans la matière peut être convertie en diverses formes.
Trous d'ozone et taches blanches
Un peu plus haut nous avons dit que lorsque des réactions chimiques se produisent sous l'influence d'un rayonnement électromagnétique, le domaine optique est sous-entendu. L'exemple que nous voulons donner maintenant va un peu plus loin.
Récemment, des scientifiques du monde entier ont tiré la sonnette d'alarme: au-dessus de l'Antarctiquele trou dans la couche d'ozone est suspendu, il s'agrandit tout le temps, et cela finira certainement mal pour la Terre. Mais ensuite, il s'est avéré que tout n'est pas si effrayant. Premièrement, la couche d'ozone au-dessus du sixième continent est tout simplement plus mince qu'ailleurs. Deuxièmement, les fluctuations de la taille de cette tache ne dépendent pas de l'activité humaine, elles sont déterminées par l'intensité de la lumière solaire.
Mais d'où vient l'ozone ? Et ce n'est qu'une réaction chimique légère. L'ultraviolet émis par le soleil rencontre l'oxygène dans la haute atmosphère. Il y a beaucoup d'ultraviolets, peu d'oxygène, et c'est raréfié. Au-dessus seulement de l'espace ouvert et du vide. Et l'énergie du rayonnement ultraviolet est capable de briser les molécules stables O2 en deux oxygènes atomiques. Et puis le quantum UV suivant contribue à la création de la connexion O3. C'est de l'ozone.
L'ozone est mortel pour tous les êtres vivants. Il est très efficace pour tuer les bactéries et les virus utilisés par les humains. Une petite concentration de gaz dans l'atmosphère n'est pas nocive, mais il est interdit d'inhaler de l'ozone pur.
Et ce gaz absorbe très efficacement les quanta ultraviolets. Par conséquent, la couche d'ozone est si importante: elle protège les habitants de la surface de la planète d'un excès de rayonnement qui peut stériliser ou tuer tous les organismes biologiques. Nous espérons que l'effet chimique de la lumière est maintenant clair.
