Жарыктын химиялык эффектиси кандай?

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 17:51

Бүгүн биз жарыктын химиялык эффектиси эмне экенин, бул кубулуш азыр кандай колдонулуп жатканын жана анын ачылыш тарыхы кандай экенин айтып беребиз.

Жарык жана караңгы

Бардык адабияттар (Ыйык Китептен заманбап көркөм адабиятка чейин) бул эки карама-каршылыкты колдонот. Мындан тышкары, жарык ар дайым жакшы башталышын, ал эми караңгылык - жамандыкты жана жамандыкты билдирет. Эгер сиз метафизикага кирип, кубулуштун маңызын түшүнбөсөңүз, анда түбөлүктүү тирешүүнүн негизи караңгылыктан коркуу, тагыраак айтканда, жарыктын жоктугу болуп саналат.

Адамдын көзү жана электромагниттик спектр

Адамдын көзү адамдар белгилүү бир толкун узундуктагы электромагниттик термелүүлөрдү кабыл алгыдай кылып жасалган. Эң узун толкун узундугу кызыл жарыкка (λ=380 нанометр), эң кыскасы – кызгылт көккө (λ=780 нанометр) таандык. Электромагниттик термелүүлөрдүн толук спектри алда канча кеңири жана анын көрүнгөн бөлүгү кичинекей гана бөлүгүн ээлейт. Адам инфракызыл термелүүнү башка сезүү органы – тери менен кабылдайт. Спектрдин бул бөлүгүн адамдар жылуулук деп билишет. Кимдир бирөө бир аз ультрафиолетти көрө алат («Планета Ка-Пакс» тасмасындагы башкы каарманды ойлоп көрүңүз).

Башкы каналадам үчүн маалымат көз болуп саналат. Ошондуктан, күн баткандан кийин көрүнгөн жарык жок болгондо, адамдар айланасында эмне болуп жатканын баалоо жөндөмүн жоготот. Караңгы токой башкарылгыс, коркунучтуу болуп калат. Ал эми кооптуу жерде белгисиз бирөө келип, “бочканы тиштеп алат” деген кооптонуу да бар. Коркунучтуу жана жаман жандыктар караңгыда жашашат, ал эми боорукер жана түшүнүктүү жандыктар жарыкта жашашат.

Электромагниттик толкундардын масштабы. Биринчи бөлүк: Төмөн энергия

Жарыктын химиялык аракети каралып жатканда физика кадимкидей көрүнүүчү спектрди билдирет.

Жалпысынан жарык деген эмне экенин түшүнүү үчүн, адегенде электромагниттик термелүүлөрдүн бардык мүмкүн болгон варианттары жөнүндө сүйлөшүш керек:

1. Радио толкундары. Алардын толкун узундугу ушунчалык узун болгондуктан, алар Жерди айланып кете алышат. Алар планетанын иондук катмарынан чагылышып, адамдарга маалымат алып турушат. Алардын жыштыгы 300 гигагерц же андан аз, ал эми толкун узундугу 1 миллиметрден же андан көп (келечекте - чексиздикке чейин).
2. Инфракызыл нурлануу. Жогоруда айткандай, адам инфракызыл диапазону жылуулук катары кабыл алат. Спектрдин бул бөлүгүнүн толкун узундугу көрүнгөнүнө караганда жогору - 1 миллиметрден 780 нанометрге чейин, ал эми жыштыгы төмөн - 300дөн 429 терагерцке чейин.
3. Көрүнүүчү спектр. Адамдын көзү кабылдаган масштабдын бүт бөлүгү. Толкун узундугу 380ден 780 нанометрге чейин, жыштыгы 429дан 750 терагерцке чейин.

Электромагниттик толкундардын масштабы. Экинчи бөлүк: Жогорку энергия

Төмөндө саналган толкундар кош мааниге ээ: алар өлүмгө алып келетжашоо үчүн кооптуу, бирок ошол эле учурда аларсыз биологиялык бар болушу мүмкүн эмес.

1. УК нурлануу. Бул фотондордун энергиясы көрүнгөнүнө караганда жогору. Алар биздин борбордук лампадан, Күн менен камсыз кылынат. Ал эми нурлануунун мүнөздөмөлөрү төмөнкүдөй: толкун узундугу 10дон 380 нанометрге чейин, жыштыгы 310¹⁴ден 310^{16 Герцге чейин.}
2. Рентген нурлары. Сөөктөрү сынган адам алар менен тааныш. Бирок бул толкундар медицинада гана колдонулбайт. Ал эми алардын электрондору жогорку ылдамдыкта нурланышат, ал күчтүү талаада же оор атомдордо жайлатат, анда электрон ички кабыктан үзүлүп кеткен. Толкун узундугу 5 пикометрден 10 нанометрге чейин, жыштык диапазону 310¹⁶-610^{19 Герц.}
3. Гамма нурлануу. Бул толкундардын энергиясы көбүнчө рентген нурларынын энергиясы менен дал келет. Алардын спектри бир кыйла кайталанат, бир гана келип чыгуу булагы айырмаланат. Гамма нурлары ядролук радиоактивдүү процесстердин натыйжасында гана пайда болот. Бирок, рентген нурларынан айырмаланып, γ-нурлануу жогорку энергияга жөндөмдүү.

Биз электромагниттик толкундардын масштабынын негизги бөлүмдөрүн бердик. Ар бир диапазон кичинекей бөлүктөргө бөлүнөт. Мисалы, "катуу рентген нурлары" же "вакуумдук ультрафиолет" көп угууга болот. Бирок бул бөлүнүүнүн өзү шарттуу: бир спектрдин чек арасы менен экинчи спектрдин башталышы кайда экенин аныктоо өтө кыйын.

Жарык жана эстутум

Жогоруда айтылгандай, адамдын мээси маалыматтын негизги агымын көрүү аркылуу алат. Бирок маанилүү учурларды кантип сактап каласыз? Фотография ойлоп табылганга чейин (бул жарыктын химиялык аракетитүздөн-түз процесс), бир күндөлүккө өзүнүн таасирлерин жазып же портрет же сүрөт тартуу үчүн сүрөтчү чакырса болот. Биринчи жол субъективдүүлүктү кетирет, экинчиси - муну ар кимдин эле колунан келе бербейт.

Дайыма болгондой эле, кокустуктар адабият менен живописке альтернатива табууга жардам берди. Күмүш нитратынын (AgNO_{3) абада караңгылатуу жөндөмдүүлүгү эчак эле белгилүү болгон. Бул фактынын негизинде, сүрөт курулган. Жарыктын химиялык эффектиси – бул фотондун энергиясы таза күмүштүн анын тузунан бөлүнүшүнө өбөлгө түзөт. Реакция эч качан физикалык эмес.}

1725-жылы немис физиги И. Г. Шульц кокусунан күмүш эриген азот кислотасын бор менен аралаштырган. Анан кокусунан күндүн нуру аралашманы караңгылатканын байкадым.

Бир катар ойлоп табуулар пайда болду. Сүрөттөр жезге, кагазга, айнекке жана акырында пластикалык пленкага басылды.

Лебедевдин эксперименттери

Сүрөттөрдү сактоонун практикалык зарылдыгы эксперименттерге, кийинчерээк теориялык ачылыштарга алып келгенин жогоруда айтканбыз. Кээде тескерисинче болот: буга чейин эсептелген факты эксперимент аркылуу ырасталышы керек. Жарыктын фотондору толкундар гана эмес, бөлүкчөлөр да экенин илимпоздор көптөн бери ойлоп келишкен.

Лебедев буралма таразалардын негизинде түзүлүштү курган. Пластинкаларга жарык түшкөндө жебе "0" абалынан чыгып кеткен. Ошентип, фотондор беттерге импульс берери, башкача айтканда, аларга басым жасаары далилденген. Ал эми жарыктын химиялык аракети буга көп байланыштуу.

Эйнштейн буга чейин көрсөткөндөй, масса менен энергия бир жана бирдей. Демек, фотон затта «эритип» ага өзүнүн маңызын берет. Организм алынган энергияны ар кандай жолдор менен, анын ичинде химиялык трансформациялар үчүн колдоно алат.

Нобель сыйлыгы жана электрондор

Учурда айтылган окумуштуу Альберт Эйнштейн өзүнүн атайын салыштырмалуулук теориясы, E=mc2 формуласы жана релятивисттик эффекттердин далилдери менен белгилүү. Бирок ал илимдин башкы сыйлыгын бул үчүн эмес, дагы бир абдан кызыктуу ачылышы үчүн алган. Эйнштейн бир катар эксперименттерде жарыктын жарыктанган дененин бетинен электронду "суруп" алаарын далилдеген. Бул кубулуш тышкы фотоэффект деп аталат. Бир аздан кийин ошол эле Эйнштейн ички фотоэффект да бар экенин аныктады: жарыктын таасири астындагы электрон денеден чыкпай, кайра бөлүштүрүлгөндө, өткөргүч тилкеге өтөт. Ал эми жарыктанган зат өткөргүчтүк касиетин өзгөртөт!

Бул көрүнүш колдонулган талаалар көп: катоддук лампалардан баштап жарым өткөргүч тармагына "киргизүүгө" чейин. Фотоэффектсиз биздин жашообуз заманбап формада мүмкүн эмес. Жарыктын химиялык эффектиси материядагы фотондун энергиясы ар кандай формаларга айланышы мүмкүн экенин гана тастыктайт.

Озон тешиктери жана ак тактар

Бир аз жогору, биз химиялык реакциялар электромагниттик нурлануунун таасири астында пайда болгондо, оптикалык диапазонду билдирет деп айттык. Биз азыр бергиси келген мисал мындан бир аз ашып кетти.

Жакында дүйнө жүзү боюнча окумуштуулар коңгуроо кагышты: Антарктиданын үстүндөозон тешиги илинип турат, ал ар дайым кеңейүүдө жана бул сөзсүз түрдө Жер үчүн жаман аяктайт. Бирок кийин баары анча деле коркунучтуу эмес экени белгилүү болду. Биринчиден, алтынчы континенттин үстүндөгү озон катмары башка жерлерге караганда жукараак. Экинчиден, бул тактын өлчөмүнүн термелүүсү адамдын ишмердүүлүгүнөн көз каранды эмес, алар күн нурунун интенсивдүүлүгү менен аныкталат.

Бирок озон кайдан келет? Жана бул жөн гана жеңил-химиялык реакция. Күн чыгарган ультрафиолет атмосферанын жогорку катмарында кычкылтек менен жолугушат. Ультрафиолет көп, кычкылтек аз, ал сейрек кездешет. Ачык мейкиндик жана вакуумдан жогору. Ал эми ультра кызгылт көк нурлануунун энергиясы туруктуу O₂ молекулаларын эки атомдук кычкылтекке бөлүүгө жөндөмдүү. Андан кийин кийинки UV квант O_{3 байланышын түзүүгө салым кошот. Бул озон.}

Озон газы бардык тирүү жандыктар үчүн өлүмгө алып келет. Бул адамдар колдонгон бактерияларды жана вирустарды жок кылууда абдан эффективдүү. Атмосферадагы газдын бир аз концентрациясы зыяндуу эмес, бирок таза озон менен дем алууга тыюу салынат.

Жана бул газ ультрафиолет кванттарын абдан эффективдүү сиңирет. Ошондуктан озон катмары абдан маанилүү: ал планетанын бетинин тургундарын бардык биологиялык организмдерди стерилизациялай турган же өлтүрө турган ашыкча радиациядан коргойт. Жарыктын химиялык эффектиси кандай экени эми түшүнүктүү болду деп үмүттөнөбүз.