Хімічна дія світла проявляється в тому, що існує цілий ряд хімічних перетворень, що відбуваються тільки під дією світла. Хімічні реакції, що протікають під дією світла, називають фотохімічними.
Грунтуючись на квантовій гіпотезі світла, А. Ейнштейн сформулював два фотохімічні закони:
Поглинутий речовиною фотон може викликати перетворення лише однієї молекули;
Фотохімічна реакція відбувається за умови, що енергія фотона достатня для розриву молекулярних зв'язків, тобто не менша за енергію дисоціації.
Фотохімічні реакції можуть бути синтезу (утворення під дією світла з молекул початкових речовин складніших молекул) або розкладання (утворення під дією світла простих молекул зі складніших).
Реакція утворення вуглеводів і виділення кисню в рослинах CO2+2H2O+Nhv→CH2+H2O+O2
Реакції, які відбуваються в організмі деяких бактерій CO2+2H2S+Nhv→CH2O+H2O+2S
Реакція утворення озону 3O2+hv→2O3
Розкладання бромистого срібла AgBr+hv→Ag+Br використосується в фотографії в процесах зйомки і копіювання - перенесення зображення з фотоплівки на фотопапір
Багато фотохімічних реакцій грають велику роль в природі і техніці.
Найважливіші фотохімічні реакції відбуваються у зеленому листі дерев і трави, в голках хвої і в багатьох мікроорганізмах. Листя поглинає з повітря вуглекислий газ і розщеплює його молекули на складові частини: вуглець і кисень. Відбувається це, як встановив російський біолог К.О. Тімірязєв, в молекулах хлорофілу під дією червоних променів сонячного спектру. Пристроюючи до вуглецевого ланцюжка атоми інших елементів, витягуваних корінням із землі, рослини будують молекули білків, жирів і вуглеводів - їжу для людини і тварин. Все це відбувається за рахунок енергії сонячних променів. Причому тут особливо важлива не тільки сама енергія, але і та форма, в якій вона поступає. Отже, фотосинтез - це процес утворення вуглеводів під дією світла з виділенням кисню в рослинах і деяких мікроорганізмах.
Хімічна дія світла лежить і в основі фотографії. Чутливий шар фотопластини складається з маленьких кристалів броміду срібла (AgBr), вкраплених в желатин. Попадання фотонів в кристал приводить до відриву електронів від окремих іонів брому. Ці електрони захоплюються іонами срібла, і в кристалі утворюється невелика кількість нейтральних атомів срібла.
Фотографія набула широкого поширення в науці і техніці. Сучасні досягнення дозволяють проводити фотографування не тільки при видимому світлі, але і в темноті (у інфрачервоних променях). Фотографію застосовують також для запису звуку в кіно.
Вицвітання тканин на сонці і утворення засмаги - теж приклади хімічної дії світла.
САМОСТІЙНА РОБОТА №6 Хвильова і квантова оптика.
Варіант 1
1 рівень:
1. (1б) Дав пояснення явищу фотоефекту…
А) Г. Герц; Б) М. Планк;
В) Ейнштейн; Г) Столєтов.
2. (1б) Після дощу на небі можна спостерігати веселку. Це світлове явище…
А) дисперсія світла; Б) дифракція світла;
В) інтерференція світла; Г) фотоефект.
3. (1б) Як змінюються імпульс фотона при збільшенні частоти випромінювання?
А) незмінюється; Б) лінійно зростає;
В) лінійно зменшується; Г) нелінійно зростає.
4. (1б) Світло переходить із скла у воду. Визначте кут заломлення якщо кут падіння становить 30º?
А) 40º; Б) 30º;
В) 23º; Г) 22º.
5. (1б) Промінь світла падає на межу двох середовищ під кутом 40º, кут між відбитим і заломленим променями дорівнює 110º. Чому дорівнює кут заломлення?
А) 30º; Б) 45º;
В) 15º; Г) 60º.
2 рівень:
6. (2б) Дифракційна решітка має 50 штрихів на 1 мм. Під яким кутом видно максимум другого порядку монохроматичного випромінювання з довжиною хвилі 400 нм?
А) 36º; Б) 24º;
В) 12º; Г) 6º.
7. (2б) Визначте довжину хвилі світлового випромінювання, якщо імпульс фотона дорівнює 1,1×10-27 кг×м/с
А) 400 нм; Б) 500 нм;
В) 600 нм; Г) 700 нм.
3 рівень:
8. (3б) При освітлені металу світлом з довжиною хвилі 360 нм вибиті електрони затримуються напругою 2 В. Поверхню освітили червоним світлом з довжиною хвилі 750 нм. Знайдіть для цього випадку кінетичну енергію фотоелектронів.
Варіант 2
1 рівень:
1. (1б) Хто з перелічених учених виміряв швидкість світла лабораторним методом?
А) Максвелл; Б) Ремер;
В) Ейнштейн; Г) Фізо.
2. (1б) Фотони якого електромагнітного випромінювання мають найбільшу енергію?
А) видимого світла; Б) ультрафіолетового;
В) гамма-променів; Г) рентгенівського.
3. (1б) Вкажіть, яке явище пояснює хвильові властивості світла?
А) люмінесценція; Б) дисперсія;
В) тиск світла; Г) фотоефект.
4. (1б) Кут між відбитим та падаючим променем 70º. Чому дорівнює кум між відбитим променем і відбиваючою поверхнею?
А) 140º; Б) 55º;
В) 45º; Г) 35º.
5. (1б) Знайдіть абсолютний показник заломлення, якщо швидкість поширення світла в середовищі 2·108м/с.
А) 1,5; Б) 2;
В) 2,5; Г) 3.
2 рівень:
6. (2б) Довжина хвилі лазерного випромінювання дорівнює 600 нм. Визначте потужність випромінювання лазера, якщо він випромінює 1020 фотонів за хвилину.
А) 6 Вт; Б) 1 Вт;
В) 0,55 Вт; Г) 0,33 Вт.
7. (2б) Дифракційна решітка містить 500 штрихів на 1 мм. Максимум якого найбільшого порядку дає ця решітка у разі перпендикулярного падіння на неї монохроматичного світла з довжиною хвилі 500 нм?
А) 2; Б) 3;
В) 4; Г) 1.
3 рівень:
(3б) Максимальна кінетична енергія електронів, що вилітають з металу при освітленні його світлом з довжиною хвилі 3,17 • 10-7м, дорівнює 2,84 • 10-19Дж. Визначити роботу виходу електронів з металу.
Знайти енергію зв’язку ядра ізотопу літію 3Li7.
2. Визначити питому енергію зв’язку зв ядра 6С12.
3. Визначити енергію, яку потрібно затратити для відриву нейтрона від ядра 11Na23.
4. Із протонів і нейтронів утворюються ядра гелію 2Не4 загальною масою m=0,002 кг.Визначити енергію Е в кіловат-годинах, яка виділяється при цьому.