7.8.6. Химическое действие света

В некоторых случаях при поглощении света веществом кванты видимого и ультрафиолетового излучения расщепляют молекулы, т. е. под действием света происходят химические превращения.

Климент Аркадьевич Тимирязев (1843–1920, Россия) установил, что в зелёном листе происходит фотосинтез – процесс первичного синтеза органических веществ из неорганических ( ) под действием солнечного света.

Примеры химического действия света: разложение особого вещества в сетчатке глаза, вызывающее зрительные ощущения; синтез пигмента при загаре, выцветание тканей и др. Некоторые химические превращения стали технологиями (фотография и пр.).

7.8.7. Фотография

Фотография – запечатление и сохранение на фотоносителе (бумага, плёнка и др.) видимого изображения объекта.

Суть фотометода в следующем: прозрачную пластинку (или плёнку) покрывают фотоэмульсией (смесь AgBr с желатином). AgBr располагается на поверхности в виде зёрен. При облучении светом ион Br^– поглощает фотон, теряя электрон, ион Ag⁺ принимает электрон и в зерне образуется металлическое серебро чёрного цвета. Яркие участки изображения на пластинке становятся чёрными, тусклые – остаются без изменений, т. е. она несёт скрытое изображение объекта. Далее её проявляют – опускают в вещество (гидрохинон, метол и др.), которое выделяет металлическое серебро в зёрнах, где есть хоть один атом металлического серебра. Яркие участки скрытого изображения ещё больше чернеют, тусклые – остаются без изменений.

Следующий этап – закрепление. Пластинку опускают в вещество (гипосульфит), растворяющее кристаллы AgBr, после чего она становится нечувствительной к свету. Изображение, на пластинке – негатив (светлые участки объекта на нём тёмные, а тёмные – светлые).

Позитив (правильное изображение) получают так: под пластинку кладут непрозрачную бумагу с фотоэмульсией на ней (фотобумагу) и облучают светом через негатив. Светлые места будущего позитива засвечиваются через негатив слабее, тёмные – сильнее. После проявления и закрепления снимок на фотобумаге несёт правильное изображение объекта.

• Фотография хорошо объяснима с позиции квантовой теории – кванты видимой и ультрафиолетовой части спектра обладают энергией, достаточной для расщепления AgBr, тогда как красные и инфракрасные лучи химического действия на AgBr не оказывают (только тепловое), что позволяет выполнять фотоработы при свете красного фонаря.

7.8.8. Корпускулярно-волновой дуализм

Свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами, т.е. можно говорить о корпускулярно-волновом дуализме (двойствен-ности) света. При объяснении оптических явлений применяют как волновую, так и квантовую теорию.

Волновые свойства света проявляются при его распространении (отражении, преломлении, интерференции, дифракции, поляризации), корпускулярные (квантовые) – при взаимодействии с веществом (фотоэффект, фотосинтез и др.).

Из Е = h следует, что квант радиоволны ( мало) несёт очень мало энергии; радиоволны имеют выраженный волновой характер, однако обнаружено, что при излучении радиоволн атомами и молекулами веществ проявляется квантовая природа излучения.

Рентгеновское излучение ( велико) обладает ярко выраженными квантовыми свойствами, однако обнаружена дифракция рентгеновских лучей, что говорит о проявлении волновых свойств.

В современной физике показано, что элементарные частицы (электрон и др.) также обладают волновыми свойствами, поэтому можно говорить о корпускулярно-волновом дуализме материи.

• Современная теория движения и взаимодействия элементарных частиц (квантовая механика) выходит за рамки данного курса.