Фотохимическое действие света

Под действием света могут происходить самые разнообразные химические реакции. Световая энергия способна вызывать различные действия: вызывать фотосинтез, осуществлять реакцию полимеризации, а также образование простых молекул, произвести разложение полимерных и простых молекул на составные части. Например, разложение бромистого серебра на серебро и бром в процессе фотографирования, разложение в зеленых частях растений углекислоты и т.д.

Особый интерес представляет действие ультрафиолетового излучения на ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Эксперименты показали, что интенсивность гибели бактерий зависит от длины волны света и соответствует спектру поглощения нуклеиновых кислот.

Сформулированы законы фотохимии. Первый закон – закон эквивалентности можно сформулировать следующим образом. Фотохимическая реакция может быть вызвана только поглощенным молекулой светом. Согласно второму закону поглощение света не обязательно заканчивается фотохимической реакцией, однако, если это происходит, то для химического изменения каждой молекулы требуется только один фотон. Математически этот закон выражается формулой

n=ηN,                                                       (10)

где N – число поглощенных фотонов, n – число молекул (атомов), претерпевших химическую реакцию, η – квантовый выход фотохимической реакции.

Энергия поглощенного света не всегда приводит к химической реакции. Перейдя во внутреннюю энергию возбуждения молекулы, может в результате люминесценции излучаться обратно, рассеиваться в виде тепла.      

Скорость света и методы ее определения. Астрономические методы

Задача определения скорости света является важнейшей проблемой оптики и физики вообще. Установление того факта, что скорость распространения света конечна, имело огромное значения для создания различных теорий.

Первым удачным определением скорости света было определение Ремера в 1676 г. по наблюдению затмений спутника Юпитера (рис. 1). Ремер заметил, что промежутки между последовательными затмениями оказываются несколько большими, когда Земля удаляется от Юпитера, чем когда она приближается к нему. Это объясняется тем, что необходимо дополнительное время, которое в случае удаления должно быть прибавлено, в случае приближения отнято из времени истинного обращения спутника вокруг Юпитера. Период обращения спутника 1,75 суток, скорость Земли 30 км/с. Обозначим через τ1, τ2…промежутки между двумя последовательными затмениями, когда Земля переходит от противостояния Т1 до соединения Т2. За вторую половину, когда Земля переходит от Т2 в Т1 промежутки обозначим через τ1', τ2' …

Тогда

 и                                   (1)

Здесь N число затмений за полугодие,  – средний промежуток между затмениями за целый год, D – диаметр земной орбиты, с – скорость света. Вычитая равенства (1) получим  или ; Время  составляло 1320 с, что соответствовало скорости с=215000 км/с.

Другой астрономический метод предложил Бредли в 1725 г., используя явление аберрации. (рис. 2). Оно заключается в том, что если наблюдать в телескоп звезду, находящуюся в полюсе эклиптики, то трубу телескопа необходимо устанавливать под некоторым углом α по отношению к прямой, соединяющей Землю и звезду, тогда . В течение года труба прецессирует вокруг направления АВ. Угол α составил 20,5''. Откуда с=υ/tgα≈3·1010см/с. Это при угле  – между вектором скорости Земли  и направлением на звезду. При произвольном β, .

Из лабораторных методов исторически наиболее удачен метод вращающегося зеркала (рис. 3).

Луч от источника I попадает на одну из граней восьмигранного зеркала S1. вращающегося с большой скоростью. После отражения от этой грани идет на зеркало S4, затем S7 и вогнутое зеркало S2. Отразившись от него, луч света проходит расстояние L (35,4 км) до S3. После отражения от S3, S5 и вновь от S3, луч возвращается к S2, затем к другой стороне S7 после чего, отразившись от S6, попадает снова на одну из граней Зеркального барабана S1 и идет к приемнику I'. Скорость вращения подбирается так, чтобы за время  пробега луча между гранями 2 и 6 барабан успел повернуться на 1/8 окружности, и на место грани 6 встала грань 7. Определенная таким образом скорость с, оказалась равной с=299796±4 км/с.

В настоящее время в связи с созданием лазеров возможны оказались независимые измерения частоты и длины волны, а νλ=с.

Измеренная таким образом скорость в 1972г., оказалась равной с=(299792456,2±1,1) м/с.