Bu gün sizə işığın kimyəvi təsirinin nə olduğunu, bu fenomenin indi necə tətbiq edildiyini və onun kəşf tarixinin nə olduğunu izah edəcəyik.
İşıq və qaranlıq
Bütün ədəbiyyat (Müqəddəs Kitabdan müasir bədii ədəbiyyata qədər) bu iki ziddiyyətdən istifadə edir. Üstəlik, işıq həmişə yaxşı başlanğıcı, qaranlıq isə pis və pisliyi simvollaşdırır. Əgər metafizikaya girib hadisənin mahiyyətini dərk etməsən, onda əbədi qarşıdurmanın əsasını qaranlıq qorxusu, daha doğrusu, işığın yoxluğu təşkil edir.
İnsan gözü və elektromaqnit spektri
İnsan gözü elə qurulub ki, insanlar müəyyən dalğa uzunluğundakı elektromaqnit titrəmələri qəbul etsinlər. Ən uzun dalğa uzunluğu qırmızı işığa (λ=380 nanometr), ən qısası isə bənövşəyə (λ=780 nanometr) aiddir. Elektromaqnit rəqslərinin tam spektri daha genişdir və onun görünən hissəsi yalnız kiçik bir hissəni tutur. İnsan infraqırmızı titrəmələri başqa bir hiss orqanı - dəri ilə qəbul edir. İnsanlar spektrin bu hissəsini istilik kimi tanıyırlar. Kimsə bir az ultrabənövşəyi işığı görə bilir ("Planet Ka-Pax" filmindəki baş qəhrəmanı düşünün).
Əsas kanalinsan üçün məlumat gözdür. Buna görə də, gün batdıqdan sonra görünən işıq yox olduqda insanlar ətrafda baş verənləri qiymətləndirmək qabiliyyətini itirirlər. Qaranlıq meşə idarəolunmaz, təhlükəli olur. Və təhlükə olan yerdə naməlum birinin gəlib “çəlləyi dişləməsi” qorxusu da var. Qorxulu və pis varlıqlar qaranlıqda yaşayır, mehriban və anlayışlı varlıqlar isə işıqda yaşayır.
Elektromaqnit dalğalarının miqyası. Birinci Hissə: Aşağı Enerjilər
İşığın kimyəvi təsirini nəzərdən keçirərkən fizika normal görünən spektri nəzərdə tutur.
Ümumiyyətlə işığın nə olduğunu başa düşmək üçün əvvəlcə elektromaqnit rəqsləri üçün bütün mümkün variantlardan danışmalısınız:
- Radio dalğaları. Onların dalğa uzunluğu o qədər uzundur ki, Yer kürəsinin ətrafında dolana bilirlər. Onlar planetin ion qatından əks olunur və insanlara məlumat ötürürlər. Onların tezliyi 300 gigahertz və ya daha azdır, dalğa uzunluğu isə 1 millimetrdən və ya daha çoxdur (gələcəkdə - sonsuza qədər).
- İnfraqırmızı şüalanma. Yuxarıda dediyimiz kimi, insan infraqırmızı diapazonu istilik kimi qəbul edir. Spektrin bu hissəsinin dalğa uzunluğu görünəndən daha yüksəkdir - 1 millimetrdən 780 nanometrə qədər, tezlik isə daha aşağıdır - 300 ilə 429 terahertz arasında.
- Görünən spektr. Bütün tərəzinin insan gözünün qəbul etdiyi hissəsi. Dalğa uzunluğu 380 - 780 nanometr, tezlik 429 - 750 teraherts.
Elektromaqnit dalğalarının miqyası. İkinci Hissə: Yüksək Enerjilər
Aşağıda sadalanan dalğaların ikiqat mənası var: ölümcüldürhəyat üçün təhlükəlidir, lakin eyni zamanda, onlar olmadan bioloji varlıq yarana bilməzdi.
- UV şüalanması. Bu fotonların enerjisi görünənlərdən daha yüksəkdir. Onlar mərkəzi işıqlandırıcımız olan Günəş tərəfindən təmin edilir. Şüalanmanın xüsusiyyətləri isə belədir: dalğa uzunluğu 10 ilə 380 nanometr, tezlik 31014 - 31016 Hertz.
- Rentgen şüaları. Sümükləri sınmış hər kəs onlarla tanışdır. Amma bu dalğalardan təkcə tibbdə istifadə edilmir. Və onların elektronları yüksək sürətlə şüalanır ki, bu da güclü bir sahədə və ya bir elektronun daxili qabıqdan qopduğu ağır atomlarda yavaşlayır. Dalğa uzunluğu 5 pikometrdən 10 nanometrə qədər, tezlik diapazonu 31016-61019 Hertz.
- Qamma şüalanması. Bu dalğaların enerjisi çox vaxt rentgen şüalarının enerjisi ilə üst-üstə düşür. Onların spektri əhəmiyyətli dərəcədə üst-üstə düşür, yalnız mənşə mənbəyi fərqlənir. Qamma şüaları yalnız nüvə radioaktiv prosesləri nəticəsində əmələ gəlir. Lakin, rentgen şüalarından fərqli olaraq, γ-radiasiya daha yüksək enerjilərə malikdir.
Biz elektromaqnit dalğalarının miqyasının əsas bölmələrini vermişik. Aralıqların hər biri daha kiçik hissələrə bölünür. Məsələn, "sərt rentgen" və ya "vakuum ultrabənövşəyi" tez-tez eşidilə bilər. Lakin bu bölgü özü şərtlidir: birinin sərhədlərinin və digər spektrin başlanğıcının harada olduğunu müəyyən etmək kifayət qədər çətindir.
İşıq və yaddaş
Artıq dediyimiz kimi, insan beyni əsas məlumat axını görmə vasitəsilə qəbul edir. Bəs vacib anları necə xilas etmək olar? Fotoqrafiya ixtirasından əvvəl (burada işığın kimyəvi təsiri iştirak edirbirbaşa proses) təəssüratlarını gündəliyə yaza və ya portret və ya şəkil çəkdirmək üçün rəssamı çağıra bilər. Birinci yol subyektivliyi günahlandırır, ikincisi - bunu hər kəs ödəyə bilməz.
Həmişə olduğu kimi, şans ədəbiyyata və rəssamlığa alternativ tapmağa kömək etdi. Gümüş nitratın (AgNO3) havada qaralmaq qabiliyyəti çoxdan məlumdur. Bu fakta əsaslanaraq bir fotoşəkil quruldu. İşığın kimyəvi təsiri ondan ibarətdir ki, foton enerjisi saf gümüşün duzundan ayrılmasına kömək edir. Reaksiya heç bir halda sırf fiziki deyil.
1725-ci ildə alman fiziki İ. Q. Şults təsadüfən gümüşün həll edildiyi azot turşusunu təbaşirlə qarışdırdı. Və sonra təsadüfən günəş işığının qarışığı qaraldığını gördüm.
Bir sıra ixtiralar izlədi. Fotolar mis, kağız, şüşə və nəhayət plastik plyonka üzərində çap edilib.
Lebedevin təcrübələri
Yuxarıda dedik ki, şəkilləri saxlamaq üçün praktiki ehtiyac təcrübələrə, daha sonra isə nəzəri kəşflərə səbəb oldu. Bəzən isə əksinə olur: artıq hesablanmış faktı təcrübə ilə təsdiqləmək lazımdır. İşıq fotonlarının təkcə dalğalar deyil, həm də hissəciklər olması faktını elm adamları çoxdan təxmin edirdilər.
Lebedev burulma balanslarına əsaslanan bir cihaz qurdu. Plitələrə işıq düşəndə ox "0" mövqeyindən kənara çıxdı. Beləliklə, sübut olundu ki, fotonlar səthlərə impuls ötürür, yəni onlara təzyiq göstərirlər. İşığın kimyəvi təsirinin də bununla çox əlaqəsi var.
Eynşteynin artıq göstərdiyi kimi, kütlə və enerji bir və eynidir. Nəticə etibarilə, maddədə “həll olan” foton ona öz mahiyyətini verir. Bədən alınan enerjidən müxtəlif üsullarla, o cümlədən kimyəvi çevrilmələr üçün istifadə edə bilər.
Nobel mükafatı və elektronlar
Artıq adı çəkilən alim Albert Eynşteyn xüsusi nisbilik nəzəriyyəsi, E=mc2 düsturu və relativistik təsirlərin sübutu ilə tanınır. Amma o, elmin baş mükafatını buna görə yox, başqa bir çox maraqlı kəşfə görə alıb. Eynşteyn bir sıra eksperimentlərdə sübut etdi ki, işığın işıqlandırılmış cismin səthindən elektronu "çıxara" biləcəyi. Bu fenomen xarici fotoelektrik effekt adlanır. Bir az sonra eyni Eynşteyn daxili fotoelektrik effektin də olduğunu kəşf etdi: işığın təsiri altında olan bir elektron bədəni tərk etmədikdə, yenidən paylandıqda, keçiricilik zolağına keçir. Və işıqlanan maddə keçiricilik xüsusiyyətini dəyişir!
Bu fenomenin tətbiq olunduğu sahələr çoxdur: katod lampalarından tutmuş yarımkeçirici şəbəkəyə "daxil edilməsinə" qədər. Müasir formada həyatımız fotoelektrik effektdən istifadə etmədən qeyri-mümkün olardı. İşığın kimyəvi təsiri yalnız maddədəki fotonun enerjisinin müxtəlif formalara çevrilə biləcəyini təsdiqləyir.
Ozon dəlikləri və ağ ləkələr
Bir az yuxarı dedik ki, elektromaqnit şüalanmasının təsiri altında kimyəvi reaksiyalar baş verdikdə optik diapazon nəzərdə tutulur. İndi vermək istədiyimiz nümunə bundan bir qədər kənara çıxır.
Bu yaxınlarda bütün dünya alimləri həyəcan təbili çaldılar: Antarktida üzərindəozon dəliyi asılı vəziyyətdədir, daim genişlənir və bunun Yer kürəsinin sonu mütləq pis olacaq. Amma sonra məlum oldu ki, hər şey o qədər də qorxulu deyil. Birincisi, altıncı qitənin üzərindəki ozon təbəqəsi başqa yerlərdən daha nazikdir. İkincisi, bu ləkənin ölçüsündə dalğalanmalar insan fəaliyyətindən asılı deyil, onlar günəş işığının intensivliyi ilə müəyyən edilir.
Bəs ozon haradan gəlir? Və bu sadəcə yüngül-kimyəvi reaksiyadır. Günəşin yaydığı ultrabənövşəyi şüa atmosferin yuxarı qatında oksigenlə qarşılaşır. Çox ultrabənövşəyi, az oksigen var və nadirdir. Yalnız açıq yer və vakuumdan yuxarı. Ultrabənövşəyi şüalanmanın enerjisi isə sabit O2 molekullarını iki atom oksigeninə parçalamağa qadirdir. Sonra növbəti UV kvantı O3 əlaqənin yaradılmasına kömək edir. Bu ozondur.
Ozon qazı bütün canlılar üçün ölümcüldür. İnsanların istifadə etdiyi bakteriya və virusları öldürməkdə çox təsirlidir. Atmosferdə az miqdarda qaz konsentrasiyası zərərli deyil, lakin təmiz ozonu udmaq qadağandır.
Və bu qaz ultrabənövşəyi kvantları çox effektiv şəkildə udur. Buna görə də ozon təbəqəsi çox vacibdir: o, planetin səthinin sakinlərini bütün bioloji orqanizmləri sterilizasiya edə və ya öldürə bilən həddindən artıq radiasiyadan qoruyur. Ümid edirik ki, indi işığın kimyəvi təsirinin nə olduğu aydındır.
