ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Фотохимические
реакции
Давление света
Примеры фотохимических
реакций
1.Выцветание красок на свету(под действием света
краски тускнеют, уменьшается их яркость)
2. Фотосинтез (под действием света происходят
химические растения в листьях растений)
2.Фотографирование (под действием света
разлагаются молекулы солей серебра)
3.Зрение человека, восприятие цвета
глазом человека (под действием света
разлагается родопсин,входящий в состав сетчатки
глаза человека)
ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ – химические реакции,
протекающие под действием света и
ультрафиолетовых лучей.
Еще в античные временя мастера красильного производства знали, что
некоторые краски на прямом солнечном свету обесцвечиваются –
выцветают. В средние века алхимики знали, что соли серебра чернеют со
временем, но это связывали с действием воздуха. Лишь в 1727 Иоганн
Генрих Шульце установил, что почернение хлорида серебра происходит
под действием света. В 1802 немецкий физик Иоганн Риттер исследовал
химическое действие различных участков светового спектра. Используя
призму, он установил, что почернение хлорида серебра(фотопластинки)
возрастает при переходе от красного к фиолетовому концу спектра и
становится максимальным за его пределами. Таким образом в солнечном
спектре было обнаружено новое излучение, которое получило название
ультрафиолетового. Эти исследования были особенно важны для
разработки фотографических процессов.
Фотосинтез
• Фотос греческого «свет»
• Синтез – с греческого «соединение»
Фотосинтез – это процесс, от которого зависит вся жизнь на Земле. Он
происходит только в растениях. В ходе фотосинтеза растение вырабатывает
из неорганических веществ необходимые для всего живого органические
вещества. Углекислый газ, содержащийся в воздухе, проникает в лист
через особые отверстия , которые называют устьицами; вода вместе с
минеральными веществами поступают из почвы в корни и отсюда
транспортируются к листьям по проводящей системе растения. Энергию,
необходимую для превращения неорганических веществ в органические,
поставляет Солнце; Солнечная энергия поглощается пигментами
растений, главным образом хлорофилломи. В хлорофиллах
неорганические вещества превращаются в органические
вещества(углеводы) ,при этом выделяется кислород
СО2 + Н2О + свет → углевод + О2
Кислород выделяется в атмосферу, а углеводы накапливаются
в корнях растений и в дальнейшем при поедании попадают в
организм человека и животных.
Углеводы или сахара поступают в организм человека с пищей
растительного происхождения При расщеплении углеводов выделяется
энергия и тепло,за счет которых в организме человека и животных
протекают различные жизненно важные процессы и поддерживается
оптимальная температура тела. . За счет углеводов организм
получает около 56% энергии, остальная ее часть обеспечивается за
счет белков и жиров.
Основным углеводом в питании человека является крахмал,
доля которого составляет 75-80% из всего количества потребляемых
углеводов. Большое количество крахмала содержится в зерновых
продуктах: пшенице, ржи, ячмене, рисе, кукурузе, много его и в
картофеле (20%). Некоторые углеводы поставляются в организм с
пищей животного происхождения. К ним относятся молочный сахар –
мальтоза, имеющийся в небольшом количестве (4-6%) в молоке и
молочных продуктах, и гликоген, содержащийся в печени и мясе
животных
Фотоаппарат – один из оптических приборов, созданных
руками человека. В 1839 г. французский художник и
изобретатель Луи Дагер получил первую в мире
фотографию.
Одной из основных частей аналогового фотоаппарата
является объектив, состоящий из нескольких линз и
помещаемый в передней части светонепроницаемой
камеры. Внутри камеры находится фотопленка. Объектив
можно перемещать относительно пленки для получения на
ней четких изображений предметов, расположенных на
разных расстояниях от фотоаппарата.
При фотографировании объектив открывается при помощи
затвора, и лучи света от фотографируемого предмета
попадают на фотопленку. Под действием света в ней
происходит фотохимическая реакция, получается скрытое
изображение. Это негатив – изображение, в котором
светлые места сфотографированного предмета выглядят
темными, а темные, наоборот, светлыми.
С негатива получают позитив – изображение, на котором
темные места выглядят так же, как и на фотографируемом
предмете.
Сегодня аналоговые фотоаппараты практически
полностью вытеснены цифровыми фотоаппаратами.
Устройство цифрового фотоаппарата
Сердце цифровой камеры – ПЗС (прибор с
зарядной связью) матрица спрятана позади
диафрагмы и состоит из светочувствительных
полупроводниковых элементов, сделанных из
множества кремниевых диодов. Когда свет
достигает ПЗС матрицы, он заряжает каждый
из элементов матрицы– пикселей. Эта
зарядка в дальнейшем соответствует
электрическому импульсу, и таким образом
мы получаем в цифровой форме данные об
освещенности каждого из пикселей. Эти
данные записывается на магнитных
носителях. Таким образом, цифровая
фотография есть комбинация работы ПЗС
матрицы, программного обеспечения и
магнитных карт памяти, заменяющих
пленку в аналоговом фотоаппарате.
Матрица на печатной плате цифрового фотоаппарата
Матрица
Матрица в цифровом фотоаппарате выполняет
роль фотоплёнки в плёночных фотоаппаратах,
следовательно, чем больше в ней
светочувствительных элементов, называемых
пикселями, тем лучше будет итоговое качество
полученного фотоматериала.
Мегапиксель представляет собой миллион
светочувствительных элементов, соответственно,
для того, чтобы получить хорошего качества
фотографии формата А4 (21Х29см), необходимо
иметь минимально – 4-х мегапиксельную
матрица
В среднем сегодня цифровые фотоаппараты
оснащены матрицами размером от 8-10
мегапикселей. Тем не менее, следует отметить,
что увеличение разрешения при сохранении
размера матрицы приводит к уменьшению
самого пикселя, что на пользу качеству не идёт.
Потому при выборе цифрового фотоаппарата
следует учитывать не только число мегапикселей,
но и размер матрицы.
Матрица с разрешением 120
мегапикселей
В палочках содержится особый краситель родопсин -белковое
сложное органическое соединение . Под действием света
родопсин разлагается, что вызывает возникновение нервного
импульса. После прекращения действия света родопсин быстро
восстанавливается. При высокой освещенности родопсин не
успевает восстанавливаться и палочки практически не работают. В
этих условиях работа глаза обеспечивается колбочками. При
некотором среднем уровне освещенности в работе глаза участвуют
как колбочки, так и палочки (сумеречное зрение). Вся сетчатка
содержит приблизительно 6 миллионов колбочек и 120
миллионов палочек. Палочки имеют толщину около 1 нм, а
колбочки - 2 нм.
Трехкомпонентная теория цветового зрения, объясняющая механизм
цветового зрения человека, основывается на следующих
положениях. Колбочки различных групп вызывают в мозгу
разнообразные ощущения. Наиболее чувствительные к свету с
длиной волны 360-510 нм вызывают ощущение синего цвета, 470560 нм -зеленого, а 540-760 нм - красного. Соответственно
принято различать сине-, зелено- и красночувствительные
колбочки (для краткости их именуют С-, 3- и К-приемниками).
Красный, синий и зеленый цвета называют первичными.
Фотохимические реакции находят и другие применения.
Так, для изготовления иллюминаторов самолетов используют
пластиковые стекла, содержащие фотохромный краситель,
который темнеет на ярком солнечном свету, а при слабом
освещении восстанавливает свою прозрачность. Если в
прозрачную пластмассу ввести всего 0,1% гексакарбонила
хрома Cr(CO)6, то при облучении светом бесцветное
вещество окрашивается в интенсивный желтый цвет. В
темноте при комнатной температуре примерно в течение 4 ч
происходит обратная рекомбинация СО и Cr(СО)5, и цвет
исчезает. Изобретены даже «загорающие» куклы, при
изготовлении которых применяют краситель, дающий
обратимо коричневую окраску на солнечном свету.
Недостатком всех известных фотохромных материалов,
прежде всего органических, является их постепенное
разрушение под действием тепла и света с утратой
фотохромных свойств после определенного числа циклов.
Давление света
Свет, падающий на поверхность тел представляет собой поток фотонов.
При взаимодействии с поверхностью вещества :
1.Часть фотонов поглощается, их скорость и импульс уменьшаются до
нуля, импульс фотонов изменяется, значит на фотоны со стороны
вещества действует сила. По 3–му закону Ньютона со стороны фотонов
на вещество также должна действовать такая же сила, поэтому каждый
поглощенный фотон оказывает давление на вещество.
2.Часть фотонов отражается ,скорость и импульс фотонов изменяют
направление на противоположное, импульс фотонов изменяется,
поэтому отраженные фотоны также оказывают давление на вещество,
причем давление фотона отражение в 2 раза больше
давления фотона поглощения.
Впервые гипотеза о существовании
светового давления была
высказана И. Кеплером в XVII веке
для объяснения поведения хвостов
комет при пролете их вблизи
Солнца. В 1873 г. Максвелл дал
теорию давления света в рамках
своей классической
электродинамики.
Экспериментально световое
давление впервые исследовал
П. Н. Лебедев в 1899 г. В его опытах
в вакуумированном сосуде на
тонкой серебряной нити
подвешивались крутильные весы, к
коромыслам которых были
прикреплены тонкие диски из
слюды .
Одним из следствий
давления солнечного
света, является то, что
кометы, пролетающие
вблизи Солнца, имеют
«хвосты», они
образуются под
давлением солнечного
света газовую пыль
кометы.