Glavni postulat korpuskularne teorije elektromagnetno zračenje zvuči ovako: uh elektromagnetno zračenje (a posebno svjetlo) - to je potok sat tic ,pozvao fotoni . Fotoni se šire u vakuumu brzinom jednakom ograničavanje brzine širenja interakcije , With= 3 10 8 m/s, masa i energija mirovanja bilo koji foton nula , energija fotona E je u vezi sa frekvencijom elektromagnetnog zračenja ν i talasnom dužinom λ formulom

Imajte na umu da formula (2.7.1) povezuje korpuskularno karakteristika elektromagnetnog zračenja, energija fotona, s talas karakteristike - frekvencija i talasna dužina. To je most između korpuskularnih i talasnih teorija. Postojanje ovog mosta je neizbježno, budući da i foton i elektromagnetni talas - to je samo dva modela istog stvarnog objekta –elektromagnetno zračenje .

Bilo koja pokretna čestica ( korpuskula) ima impuls, a prema teoriji relativnosti i energiju čestice E i njen zamah str povezano formulom

(2.7.2)

gdje – energija mirovanja čestice. Pošto je energija mirovanja fotona jednaka nuli, iz (2.7.2) i (2.7.1) slijede dvije vrlo važne formule:

Okrenimo se sada fenomenu svjetlosnog pritiska.

Pritisak svjetlosti otkrio je ruski naučnik P.N. Lebedev 1901. U svojim eksperimentima otkrio je da pritisak svjetlosti zavisi od intenziteta svjetlosti i od reflektivnosti tijela. U eksperimentima je korišćen spiner sa crnim i zrcalnim laticama, smešten u evakuisanu tikvicu (slika 2.10).

Rice. 2.10

Izračunajmo vrijednost svjetlosnog pritiska.

Na području tijela S svjetlosni tok pada sa energijom , gdje N – broj kvanta (slika 2.11).

Rice. 2.11

KN kvanti će se reflektovati od površine; (jedan - K)N- apsorbirati (sl. 2.10), K- koeficijent refleksije.

Struja fotona (svjetlosti) koja vrši pritisak kada udari u površinu.

Tok fotona koji pada na apsorbirajuću površinu:

Tok fotona koji pada na površinu ogledala:

Tok fotona koji pada na površinu:

Fizičko značenje svjetlosnog pritiska:

Svjetlost je tok fotona, onda, prema principima klasične mehanike, kada čestice udare u tijelo, moraju mu prenijeti zamah, drugim riječima, izvršiti pritisak

Instrument, merenje lagani pritisak, je bio vrlo osjetljiv torzijski dinamometar (torziona ravnoteža). Ovaj uređaj je kreirao Lebedev. Njegov pokretni dio bio je lagani okvir obješen na tanku kvarnenu nit sa pričvršćenim krilima - svijetlim i crnim diskovima debljine do 0,01 mm. Krila su napravljena od metalne folije. Okvir je visio unutar posude iz koje je evakuisan vazduh. Svjetlost je, padajući na krila, vršila različit pritisak na svjetlosne i crne diskove. Kao rezultat toga, na okvir je djelovao obrtni moment, koji je uvrnuo nit ovjesa. Svjetlosni pritisak je određen iz kuta uvijanja konca.

U formuli koju smo koristili.

Prema Ajnštajnovoj hipotezi o kvantima svetlosti, svetlost se emituje, apsorbuje i širi u diskretnim delovima (kvantima) koji se nazivaju fotoni. Energija fotona ε0=hv. Njegova masa se nalazi iz zakona odnosa između mase i energije (vidi (m=E/c2)):

Foton je elementarna čestica koja se uvijek (u bilo kojem mediju!) kreće brzinom svjetlosti c i ima masu mirovanja jednaku nuli. Stoga se masa fotona razlikuje od mase fotona elementarne čestice, poput elektrona, protona i neutrona, koji imaju masu mirovanja različitu od nule i mogu mirovati.

Zamah fotona se dobija ako opšta formula() teorije relativnosti stavimo masu mirovanja fotona:

Ako fotoni imaju impuls, onda svjetlost koja pada na tijelo mora vršiti pritisak na njega. Prema kvantna teorija, pritisak svjetlosti na površinu nastaje zbog činjenice da svaki foton, sudarajući se s površinom, na nju prenosi svoj impuls.

Pritisak koji vrši svjetlost dok normalno pada na površinu je

Difrakcija elektrona - proces raspršivanja elektrona na skupu čestica materije, u kojem elektron pokazuje svojstva slična valu. Pod određenim uvjetima, propuštanjem snopa elektrona kroz materijal, moguće je fiksirati difrakcijski uzorak koji odgovara strukturi materijala.

Proces difrakcije elektrona se široko koristi u analitičkim studijama kristalne strukture metali, legure, poluprovodnički materijali .Difrakcija elektrona na dva proreza- proces pojavljivanja na ekranu ili fotografskoj ploči slike anomalne distribucije osvjetljenja, sličnog uzorku difrakcije tokom difrakcije svjetlosti.

Difrakcijski uzorak je slika koja se pojavljuje na ekranu ili fotografskoj ploči kada se između elektronskog pištolja i ekrana postavi prepreka s dva proreza.

U slučaju kada je otvoren samo jedan prorez, zacrnjenje ploče se uočava samo direktno nasuprot proreza. Kada su oba proreza otvorena, slika izgleda kao što je prikazano na slici, desno od nje.Čvrsto je utvrđeno da svaki elektron prolazi samo kroz jedan prorez. Takođe nema sumnje da se difrakcija elektrona opaža samo kod oba otvorena proreza i da je nezavisna od frekvencije prolaska elektrona kroz proreze.

Difrakcija elektrona je kombinacija rezultata tri fizička procesa.

1. Ulazak elektrona u ekran striktno iza proreza i odgovarajuće zatamnjenje ekrana.

2. Pojava De Broglieovih talasa tokom prolaska elektrona kroz proreze.

3. Difrakcija De Broglieovih talasa koji nastaju prolaskom elektrona i pojava odgovarajućeg uzorka zatamnjenja fotografske ploče (detalji na stranici elektromagnetski talasi - definicije, opisi i svojstva).

Kvantna mehanika objasnio je difrakciju elektrona pojavom nesigurnosti u kutu otklona elektrona dok prolazi kroz prorez. Ranije smo pokazali da tu nema neizvjesnosti. Ako razumijete objašnjenja data na stranicama o difrakciji i interferenciji, onda ne biste trebali imati poteškoća u razumijevanju procesa difrakcije elektrona.

Waves de Broglie - talasi povezani sa bilo kojom pokretnom materijalnom česticom. Svaka pokretna čestica (na primjer, elektron) ponaša se ne samo kao pokretni objekt lokaliziran u prostoru - korpuskula, već i kao val, a dužina ovog vala je data formulom = h / p, gdje je h = 6,6 .10-34 J.sec je Plankova konstanta, a p je impuls čestice. Ovaj talas je nazvan de Broglie val (u čast francuskog teoretskog fizičara Louisa de Brogliea, koji je prvi postavio hipotezu o takvim valovima 1923.). Ako čestica ima masu m i brzinu v<< с (с – скорость света), то импульс частицы р = mv и дебройлевская длина волны связаны соотношением = h/mv.

Svojstva talasa makroskopskih objekata se ne pojavljuju zbog malih talasnih dužina. Dakle, za tijelo težine 200 g, koje se kreće brzinom od 3 m / s, valna dužina je 10-31 cm, što je daleko izvan mogućnosti promatranja. Međutim, za mikročestice, talasne dužine leže u području dostupnom za posmatranje. Na primjer, za elektron ubrzan razlikom potencijala od 100 volti, valna dužina je 10-8 cm, što odgovara veličini atoma.

Fotometrija I, grana primijenjene fizike koja se bavi mjerenjem svjetlosti. U smislu fotometrije, svjetlost je zračenje sposobno proizvesti osjećaj svjetline kada je izloženo ljudskom oku. Ovaj osjećaj je uzrokovan zračenjem talasnih dužina od ~0,38 do ~0,78 μm, pri čemu je najsjajnije zračenje talasne dužine od cca. 0,555 µm (žuto-zelena). Budući da se osjetljivost oka na različite valne dužine razlikuje od osobe do osobe, u fotometriji su prihvaćene brojne konvencije. Godine 1931. Međunarodna komisija za rasvjetu (CIE) uvela je koncept "standardnog posmatrača" kao neku vrstu prosjeka za ljude sa normalnom percepcijom. Ovaj CIE standard nije ništa drugo do tabela vrijednosti za relativnu svjetlosnu efikasnost zračenja s valnim dužinama u rasponu od 0,380 do 0,780 mikrona na svakih 0,001 mikrona. Na sl. Na slici 1 prikazan je graf konstruisan prema ovoj tabeli i prikazani su intervali talasnih dužina koji odgovaraju bojama sunčevog spektra. Osvetljenje mereno prema CIE standardu naziva se fotometrijska osvetljenost ili jednostavno osvetljenost.

Fotometrijske veličine - intenzitet svjetlosti, osvjetljenje, svjetlosni tok, svjetlina, propusnost i refleksija.

Candela (cd). Candela je jedinica intenziteta svjetlosti; osnovna jedinica SI sistema. Kandela je jednaka intenzitetu svjetlosti u datom smjeru izvora s precizno postavljenim parametrima.

propusnost. Transmitans je omjer fluksa zračenja koji je izašao iz sloja materije prema fluksu zračenja koje pada na njega.

Lux (lux). Lux - u SI - jedinica osvjetljenja; osvjetljenje stvoreno svjetlosnim tokom od 1 lm, ravnomjerno raspoređenim na površini od 1 m2.

Lumen (lm). Lumen - u SI - jedinica mjerenja svjetlosnog toka. Lumen je jednak svetlosnom toku koji emituje tačkasti izvor svetlosti od 1 cd u čvrstom uglu od 1 sr.

Iluminacija. Osvetljenje - količina svetlosnog toka koji pada na površinu jedinice. Osvetljenost se meri u luksima.

Svjetlost - količina svjetlosnog toka koju emituje jedinica površine. Jedinice za osvjetljenje su luks i ph.

Svjetlosni tok - ukupna količina svjetlosti koja prolazi kroz određenu površinu u jedinici vremena. Jedinica za svjetlosni tok je lumen.

Svjetlosni intenzitet - intenzitet svjetlosnog toka po jedinici čvrstog kuta (steradijan).

fotoelektrični efekat - emisija elektrona od strane supstance kada apsorbuje kvante e-mag. zračenje (fotoni). F. je otkrio G. Hertz (1887). Otkriće i istraživanje F. odigralo je važnu ulogu u eksperimentu. potkrepljenje kvantne teorije. Samo na osnovu hipoteze o kvantizaciji energije el.-mag. polju, koji se manifestuje u procesima emisije i apsorpcije svetlosti, A. Ajnštajn (1905) uspeo je da objasni glavne. zakoni F.: nezavisnost max. kinetički energiju fotoelektrona na intenzitet svjetlosti, linearnu ovisnost o njegovoj frekvenciji co i postojanje granične (min.) frekvencije w0 (granična energija) F.

Slobodni elektron ne može apsorbovati foton, jer se u ovom slučaju zakoni održanja energije i impulsa p ne mogu istovremeno posmatrati. To se već vidi iz činjenice da za optički. prijelaz slobodnog elektrona iz stanja, p1 u stanje, p2 u odsustvu 3. tijela (kondenzacijskog medija, atoma ili raspršenog fotona) zakoni održanja energije i količine gibanja, p2-p1=/c su nekompatibilni za bilo koja brzina elektrona u =F. Prema ustaljenoj terminologiji, F. u kondenzatoru. okruženje tzv. fotoelektronska emisija, a prijelaz elektrona iz jednog od vezanih stanja u atomu ili molekuli u kontinuirani spektar naziva se. Fotojonizacija.

Zakoni fotoelektričnog efekta. Formulacija 1. zakon fotoelektrični efekat: broj elektrona izbačenih svjetlošću sa površine metala u 1 s je direktno proporcionalan intenzitetu svjetlosti.

Prema 2. zakon fotoelektričnog efekta, maksimalna kinetička energija elektrona izbačenih svjetlošću raste linearno s frekvencijom svjetlosti i ne zavisi od njenog intenziteta.

3. zakon fotoelektrični efekat: za svaku supstancu postoji crvena granica fotoelektričnog efekta, tj. minimalna frekvencija svjetlosti v0 (ili maksimalna valna dužina y0) na kojoj je fotoelektrični efekat još uvijek moguć, a ako je v

Prvi zakon je objašnjen sa stanovišta elektromagnetne teorije svjetlosti: što je veći intenzitet svjetlosnog vala, to će veći broj elektrona biti prenesen dovoljno energije da pobjegne iz metala. Drugi zakoni fotoelektričnog efekta protivreče ovoj teoriji.

Teorijsko objašnjenje ovih zakona dao je 1905. Ajnštajn. Prema njemu, elektromagnetno zračenje je tok pojedinačnih kvanta (fotona) sa energijom hv svaki (Planckova h-konstanta). Sa fotoelektričnim efektom, dio upadnog elektromagnetnog zračenja se odbija od metalne površine, a dio prodire u površinski sloj metala i tamo se apsorbira. Nakon što je apsorbirao foton, elektron prima energiju od njega i, obavljajući radnu funkciju, napušta metal:

Hv=A+mv2 / 2 , gdje

mv2 je maksimalna kinetička energija koju elektron može imati kada napusti metal. Može se definirati:

U 3 - napon kašnjenja.

Einstein Ur-e . A. Einstein je 1905. godine pokazao da se fenomen fotoelektričnog efekta i njegovi zakoni mogu objasniti na osnovu kvantne teorije fotoelektričnog efekta koju je predložio. Prema Ajnštajnu, svetlost frekvencije v ne emituje se samo, kao što je Planck pretpostavio (vidi § Rayleigh-Jeans i Plankove formule), već se takođe širi u svemiru i apsorbuje je materijom u odvojenim delovima (kvantima), čija je energija ε0=hv . Dakle, širenje svjetlosti ne treba posmatrati kao kontinuirani valni proces, već kao tok diskretnih svjetlosnih kvanta lokaliziranih u prostoru, koji se kreće brzinom c prostiranja svjetlosti u vakuumu. Kvanti elektromagnetnog zračenja nazivaju se fotoni.

Prema Ajnštajnu, svaki kvant apsorbuje samo jedan elektron. Stoga, broj izbačenih fotoelektrona mora biti proporcionalan intenzitetu svjetlosti (I zakon fotoelektričnog efekta). Inercija fotoelektričnog efekta objašnjava se činjenicom da se prijenos energije u sudaru fotona s elektronom događa gotovo trenutno.

Energija upadnog fotona troši se na rad elektrona A iz metala i na komunikaciju kinetičke energije na emitirani fotoelektron. Prema zakonu održanja energije:

Jednačina se zove Ajnštajnova jednačina dan eksternog fotoelektričnog efekta.

Fotobiološki procesi nastaju kao rezultat izlaganja svjetlosti na tijelu. Najvažnija fotosinteza u biljkama je fotosinteza (sinteza organskih molekula pomoću energije sunčeve svjetlosti), fototaksija (kretanje organizama, kao što su bakterije, prema ili od svjetlosti), fototropizam (rotacija listova ili stabljika biljke prema ili daleko od svjetlosti), i fotoperiodizam.(regulacija dnevnih i godišnjih ciklusa života cikličnim djelovanjem svjetlosti - mrak).

Kod ljudi i životinja, vid, fotoperiodizam i drugi se nazivaju fotoperiodizmom. Pod dejstvom UV zračenja u telu se iz provitamina stvara vitamin D. Pigmentacija kože (opekotine od sunca) je zaštitni F. p., što dovodi do stvaranja melanina.

Luminescencija - zračenje, koje je višak toplotnog zračenja tijela na datoj temperaturi i koje ima trajanje znatno veće od perioda svjetlosnih valova.

Za nastanak luminescencije, dakle, potreban je neki izvor energije, različit od ravnotežne unutrašnje energije datog tijela, koji odgovara njegovoj temperaturi.

Kao što proizilazi iz same definicije, pojam luminescencije se ne odnosi na pojedinačne zračeće atome ili molekule, već i na njihove agregate - tijela. Elementarni akti ekscitacije molekula i emisije svjetlosti mogu biti isti u slučaju toplinskog zračenja i luminescencije. Razlika se sastoji samo u relativnom broju određenih energetskih prelaza.

Fizička priroda luminescencije sastoji se u radijacijskim prijelazima elektrona atoma ili molekula iz pobuđenog stanja u osnovno stanje. U ovom slučaju razni faktori mogu poslužiti kao uzrok njihovog početnog pobuđivanja: vanjsko zračenje, temperatura, kemijske reakcije itd.

Supstance sa delokalizovanim elektronima (konjugovani sistemi) imaju najjaču luminescenciju . Antracen, naftalen, proteini koji sadrže aromatične aminokiseline i neke prostetičke grupe, mnogi biljni pigmenti, a posebno hlorofil, kao i niz lijekova, imaju izraženu sposobnost luminescencije. Organske supstance sposobne da formiraju luminiscentne komplekse sa slabo luminiscentnim neorganskim jedinjenjima često se koriste u analizi luminiscencije.

Luminiscentni sjaj tijela obično se dijeli na sljedeće vrste:

fotoluminiscencija - sjaj pod dejstvom svetlosti (vidljivi i UV opseg). On se, pak, dijeli na

fluorescencija (životni vijek 10-9-10-6 s);

fosforescencija (10-3-10 s);

hemiluminiscencija - sjaj koji koristi energiju hemijskih reakcija;

katodoluminiscencija - uzrokovana zračenjem brzim elektronima (katodne zrake);

sonoluminiscencija - luminiscencija uzrokovana zvukom visoke frekvencije;

rendgenska luminiscencija - sjaj pod dejstvom rendgenskih zraka.

radioluminiscencija - kada je supstanca pobuđena γ-zračenjem;

triboluminiscencija - luminiscencija koja se javlja prilikom trljanja, drobljenja ili cijepanja fosfora. Triboluminiscencija je uzrokovana električnim pražnjenjima koja se javljaju između formiranih naelektriziranih dijelova - svjetlo pražnjenja uzrokuje fotoluminiscenciju fosfora.

elektroluminiscencija - nastaje kada se električna struja propušta kroz određene vrste fosfora.

Trenutno je fotoluminiscencija najviše proučavana.

Po vrsti uzbuđenja razlikovati: jonoluminiscenciju, kandoluminiscenciju, katodoluminiscenciju, radioluminiscenciju, rendgensku luminiscenciju, elektroluminiscenciju, fotoluminiscenciju,

hemiluminiscencija, triboluminiscencija.

Prema trajanju luminiscencije razlikovati fluorescenciju (kratki sjaj) i fosforescenciju (dugi sjaj).

Fluorometrija (analiza luminiscencije) - određivanje koncentracije supstance po intenzitetu fluorescencije koja se javlja kada je supstanca zračena ultraljubičastim zracima. Pod odgovarajućim uslovima, prisustvo supstance u tragovima može se otkriti na ovaj način. Luminescentna analiza se deli na makroanalizu - kada se posmatra golim okom, i mikroanalizu, kada se posmatra pomoću mikroskopa.Fluorimetrija je metoda za određivanje količine luminiscentne supstance po intenzitetu luminescencije koja se javlja pod određenim uslovima. Pretpostavlja se da postoji određena veza između intenziteta luminiscencije i koncentracije supstance. Fluorometrijske metode, iako se u osnovi ne razlikuju od fotometrijskih metoda i predstavljaju samo niz optičkih metoda, imaju svoje specifične karakteristike. Uspješno izvođenje fluorometrijskih određivanja zahtijeva striktno pridržavanje brojnih uslova. Nadalje, ako fotometrijska mjerenja ne zahtijevaju previše strogu stabilizaciju izvora svjetlosti, budući da se uređaji obično grade po diferencijalnoj shemi, tada u slučaju fluorometrijskih mjerenja uvjeti stabilnosti izvora svjetlosti postaju od najveće važnosti, jer zbog nekih tehničkih poteškoća obično je nemoguće napraviti uređaj (fluorimetar) u dvosmjernom uzorku. Osim toga, za razliku od fotometrijskih mjerenja, koja zahtijevaju linearni raspored izvora svjetlosti, objekta i prijemnika svjetlosti, fluorimetrijska mjerenja omogućavaju izradu instrumenata sa različitim rasporedom izvora svjetlosti, uzorka i prijemnika svjetlosti. A to zauzvrat utječe na ovisnost intenziteta zračenja o koncentraciji tvari.

Bouguer - Lambert - Pivski zakon - fizički zakon koji određuje slabljenje paralelnog monokromatskog snopa svjetlosti kada se širi u apsorbirajućem mediju.

Zakon se izražava sljedećom formulom:

Gdje je I 0 intenzitet dolaznog snopa, l je debljina sloja tvari kroz koju svjetlost prolazi, kλ je indeks apsorpcije (često se pogrešno naziva koeficijent apsorpcije).

Indeks apsorpcije karakteriše svojstva supstance i zavisi od talasne dužine λ apsorbovane svetlosti. Ova ovisnost naziva se apsorpcijskim spektrom tvari.

Istorija otkrića zakona

Bouguer-Lambert-Beerov zakon eksperimentalno je otkrio francuski naučnik Pierre Bouguer 1729. godine, detaljno ga je ispitao njemački naučnik I. G. Lambert 1760. godine, a u odnosu na koncentraciju C eksperimentalno je ispitao njemački naučnik A. Beer 1852. godine. .

Apsorpcija svetlosti rastvorima

Za rastvore apsorpcionih supstanci u neupijajućim rastvaračima, indeks apsorpcije se može napisati kao

Gdje je koeficijent koji karakterizira interakciju molekula apsorbirajuće tvari sa svjetlom valne dužine λ, C je koncentracija otopljene tvari.

Izjava da χλ ne zavisi od C naziva se Beerov zakon (ne brkati je sa Baerovim zakonom). Njegovo značenje je da sposobnost molekula da apsorbira svjetlost ne zavisi od stanja drugih okolnih molekula. Međutim, uočavaju se brojna odstupanja od ovog zakona, posebno u slučaju visokih koncentracija C.

Optička gustina D, mjera neprozirnosti sloja materije za svjetlosne zrake. Ona je jednaka decimalnom logaritmu odnosa fluksa zračenja F0 koji pada na sloj i fluksa F koji je prošao kroz ovaj sloj, oslabljen kao rezultat apsorpcije i raspršenja: D = lg (F0/F), inače, optička gustina je logaritam recipročne propusnosti prema koeficijentu sloja supstance: D = lg(1/t). Optička gustoća se posebno široko koristi za kvantitativnu evaluaciju razvijenih fotografskih slojeva kako u crno-bijeloj tako iu fotografiji u boji, pri čemu metode za njeno mjerenje čine sadržaj posebne discipline, denzitometrije. Optička gustina zavisi od skupa frekvencija n (talasne dužine l) koje karakterišu početni tok; njegova vrijednost za granični slučaj jednog n naziva se monokromatska optička gustoća

Usmjerena propusnost svjetlosti (t) je omjer vrijednosti svjetlosnog toka koji normalno prolazi kroz uzorak (Ft) i vrijednosti svjetlosnog toka koji normalno pada na uzorak (F0), omjer prenesene snage i snage upadnog zračenja za date uslove spektralnog sastava, polarizacije i geometrijske distribucije. Količina svjetlosti koja prodire kroz površinu materijala određena je propusnost, i količina koja se potpuno otapa u materijalu - koeficijent apsorpcije. Kvantitativni parametri ova tri koeficijenta - refleksije, transmisije i apsorpcije - mogu se razlikovati u različitim karakteristikama, ali napominjemo da je u apsolutno svim situacijama ukupan zbir svih koeficijenata jednak jedan. U stvarnosti, ne postoji niti jedan element koji bi imao čak i jedan od tri koeficijenta jednak jedan. Najveće difuzno zrcaljenje karakteristično je za svježe pali snijeg, kemijski apsolutno sterilni barij sulfat i magnezijev oksid. Najbolji odraz ogledala je u poliranom srebru bez ikakvih nečistoća i u profesionalno poliranom aluminijumu.

Snaga koeficijenta penetracije je napisana u raznim referentnim knjigama za bilo koju širinu materijala (često za 1 cm). Najprozirniji elementi uključuju posebno čisti kvarc i nekoliko vrsta polimetil metakrilata (inače zvanog organsko staklo). Karakterizira ih teorijska (koja se zapravo ne odvija!) supstanca s koeficijentom rastvaranja u materijalu mjerenom sa 1, nazvana "apsolutno crno tijelo". Zajedno s refleksijom, prijenos svjetlosti se stvara aspiracijom (za organska ili silikatna stakla, polikarbonat, kvarc, polistiren itd.), difuznom ili raspršenom (na primjer, za staklo mliječnog tipa), usmjerenom raspršivanjem (za mat stakla) i miješano.

Kolorimetrija

ovo je naziv jedne od metoda za kvantitativno određivanje sadržaja supstanci u rastvorima; K. metode su primjenjive za kvantitativno određivanje svih onih tvari koje daju obojene otopine, ili se mogu, uz pomoć bilo koje reakcije, pretvoriti u otopini u obojeno jedinjenje. Kolorimetrijske metode se zasnivaju na fotometrijskom poređenju gustine boje ispitivanog rastvora, posmatranog u propuštenoj svetlosti, sa bojom normalnog rastvora koji sadrži određenu količinu ove materije za bojenje, ili sa bojom nekog empirijski odabranog obojenog centra, uzetog kao norma. K. se zasniva na sljedećim odredbama: 1) moć apsorpcije svjetlosti otopine obojene tvari u bezbojnom otapalu raste srazmjerno koncentraciji i debljini tečnog sloja, dakle: 2) ako pripremite dva rastvora različite koncentracije iste bojene supstance u istom bezbojnom otapalu, i pronađite slojeve takve debljine da će posmatrani u propuštenoj svetlosti dati jedan intenzitet svetlosti i boje, tada je debljina ovih slojeva obrnuto proporcionalna sadržaju boje u njima. Svako fotometrijsko poređenje svodi se na određivanje uslova pod kojima se javlja jednakost dvaju osvetljenja, a samim tim i kod K., s obzirom na svetlost koja je prošla kroz sloj normalne tečnosti i svetlost koja je prošla kroz sloj tečnosti koja se proučava, mijenjamo ove slojeve dok ne dobijemo jednakost u jačini propuštene svjetlosti

Uređaj i princip rada fotoelektričnog kolorimetra je dizajniran za određivanje koncentracije tvari u obojenim otopinama prema njihovoj optičkoj gustoći ili koeficijentu propuštanja svjetlosti.

Lampa sa žarnom niti (1) se koristi kao izvor svjetlosti u KFK-2. Svjetlosni tok iz žarulje sa žarnom niti prolazi kroz dijafragmu (2), sočivo (3) koje pojačava svjetlost 10 puta i svjetlosni filter (4).KFK-2 ima set svjetlosnih filtera. Upotreba specifičnog filtera u boji omogućava da zraci određene valne dužine prolaze kroz otopinu, čija je apsorpcija karakteristična za tvar koja se proučava. Uobičajeno, efektivna talasna dužina i boja filtera su specificirani u metodi koja se koristi. Svjetlosni tok, prolazeći kroz svjetlosni filter i kivetu s otopinom (5), pada na prijemnik svjetlosti (6, 7) - fotoćeliju F-26 (u spektralnom području od 315-540 nm) ili fotodiodu ( u spektralnom području od 590-980 nm). U fotodetektorima se svjetlosna energija pretvara u električnu, čiju promjenu količine reflektuje mikroampermetar (9). Očitavanja mikroampermetra su proporcionalna jačini svjetlosnog toka koji je prošao kroz otopinu za ispitivanje.

Biofizika zračenja

ultraljubičasto zračenje e(ultraljubičasto, UV, UV) - elektromagnetno zračenje, koje zauzima raspon između ljubičastog kraja vidljivog zračenja i rendgenskog zračenja (380 - 10 nm, 7,9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). Opseg se uslovno dijeli na bliski (380-200 nm) i daleki, odnosno vakuum (200-10 nm) ultraljubičasti, potonji je tako nazvan jer ga atmosfera intenzivno apsorbira i proučava ga samo vakuum uređaji. Mnogi naučnici, uključujući Rittera, su se složili da se svjetlost sastoji od tri odvojene komponente: oksidirajuće ili termalne (infracrvene) komponente, osvjetljavajuće komponente (vidljivo svjetlo) i redukcijske (ultraljubičaste) komponente. U to vrijeme ultraljubičasto zračenje se nazivalo i "aktinično zračenje." Glavni izvor ultraljubičastog zračenja na Zemlji je Sunce.

Vrste ultraljubičastog zračenja

Naziv Talasna dužina, nm Količina energije po fotonu Blizu NUV 400 nm - 300 nm 3,10 - 4,13 eV

Prosječni MUV 300 nm - 200 nm 4,13 - 6,20 eV

Daleki FUV 200 nm - 122 nm 6,20 - 10,2 eV

Ekstremni EUV, XUV 121 nm - 10 nm 10,2 - 124 eV

Vakum VUV 200 nm - 10 nm 6,20 - 124 eV

Ultraljubičasto A, dugotalasno, UVA

400 nm - 315 nm 3,10 - 3,94 eV

Crno svjetlo

Ultraljubičasto B (srednji opseg) UVB

315 nm - 280 nm 3,94 - 4,43 eV

Ultraljubičasto C, kratkotalasno, UVC

280 nm - 100 nm 4,43 - 12,4 eV

Biolog. akcija F. Povećava tonus simpatičko-nadbubrežnog sistema, aktivira odbrambene mehanizme, povećava nivo nespecifičnog imuniteta, a takođe povećava lučenje niza hormona. Pod uticajem UV zračenja (UVR) nastaju histamin i slične supstance koje deluju vazodilatatorno, povećavaju propusnost krvnih sudova kože. Promjene u metabolizmu ugljikohidrata i proteina u tijelu. Djelovanje optičkog zračenja mijenja plućnu ventilaciju – učestalost i ritam disanja; povećava razmjenu plinova, potrošnju kisika, aktivira aktivnost endokrinog sistema. Posebno je značajna uloga UV zračenja u stvaranju vitamina D u organizmu, koji jača mišićno-koštani sistem i djeluje protiv rahitisa. Posebno treba napomenuti da dugotrajni nedostatak UV zračenja može imati štetne efekte na ljudsko tijelo, što se naziva "lagano gladovanje". Najčešća manifestacija ove bolesti je kršenje mineralnog metabolizma, smanjenje imuniteta, umor itd.

Djelovanje ultraljubičastog zračenja na kožu, prekoračenje prirodne zaštitne sposobnosti kože (tamnjenje) dovodi do opekotina.Dugotrajno izlaganje ultraljubičastom zračenju doprinosi nastanku melanoma, raznih vrsta karcinoma kože, ubrzava starenje i pojavu bore.

Ultraljubičasto zračenje je neprimjetno za ljudsko oko, ali uz intenzivnu ekspoziciju uzrokuje tipičnu ozljedu zračenja (opekotine mrežnice).

rendgenski snimak. Radijacija . X-zrake- vrsta elektromagnetnog zračenja kraće talasne dužine od ultraljubičastih elektromagnetnih talasa. Talasna dužina rendgenskih zraka kreće se od 70 nm do 10-5 nm. Što je kraća talasna dužina rendgenskih zraka, veća je energija njihovih fotona i veća je moć prodiranja. X-zrake sa relativno velikom talasnom dužinom (više od 10 nm) nazivaju se mekim. Talasna dužina 1 - 10 nm karakteriše tvrde rendgenske zrake. Imaju veliku prodornu moć.

X-zrake nastaju kada se brzi elektroni, ili katodni zraci, sudare sa zidovima ili anodom cijevi za pražnjenje niskog tlaka. Moderna rendgenska cijev je evakuirana staklena posuda u kojoj se nalaze katoda i anoda. Razlika potencijala između katode i anode (antikatode) doseže nekoliko stotina kilovolti. Katoda je volframova nit koja se zagrijava električnom strujom. Ovo dovodi do emisije elektrona od strane katode kao rezultat termoionske emisije. Elektroni se ubrzavaju električnim poljem u rendgenskoj cijevi. Budući da je u cijevi vrlo mali broj molekula plina, elektroni praktički ne gube energiju na putu do anode. Oni dostižu anodu veoma velikom brzinom.

X-zrake se uvijek proizvode kada su elektroni velike brzine usporeni materijalom anode. Većina energije elektrona se rasipa kao toplota. Stoga se anoda mora umjetno hladiti. Anoda u rendgenskoj cijevi mora biti napravljena od metala koji ima visoku tačku topljenja, kao što je volfram.

Dio energije koji se ne raspršuje u obliku topline pretvara se u energiju elektromagnetnih valova (X-zrake). Dakle, X-zraci su rezultat bombardiranja materijala anode elektronima. Postoje dvije vrste rendgenskih zraka: kočni i karakteristični.

rendgenska cijev, elektrovakuumski uređaj koji služi kao izvor rendgenskih zraka. Takvo zračenje nastaje kada se elektroni koje emituje katoda usporavaju i udare u anodu (antikatodu); u ovom slučaju, energija elektrona ubrzana jakim električnim poljem u prostoru između anode i katode se djelimično pretvara u energiju X zraka. Radijacija R.t. je superpozicija kočnog X-zraka na karakteristično zračenje anodne supstance (vidi X-zrake). R. t. razlikuju: prema načinu dobivanja toka elektrona - sa termoionskom (zagrijanom) katodom, katodom s poljem emisijom (šiljatom), katodom bombardiranom pozitivnim ionima i sa radioaktivnim (b) izvorom elektrona ; prema načinu usisavanja - zatvoreno, sklopivo; prema vremenu zračenja - kontinuirano djelovanje, impulsno; prema vrsti anodnog hlađenja - vodenim, uljnim, vazdušnim, radijacionim hlađenjem; prema veličini fokusa (oblast zračenja na anodi) - makrofokus, oštar fokus i mikrofokus; prema obliku - prstenasto, okruglo, rebrasto; prema metodi fokusiranja elektrona na anodu - sa elektrostatičkim, magnetskim, elektromagnetnim fokusiranjem.

Glavni postulat korpuskularne teorije elektromagnetnog zračenja je sljedeći: uh elektromagnetno zračenje (a posebno svjetlo) - to je potok sat tic ,pozvao fotoni . Fotoni se šire u vakuumu brzinom jednakom ograničavanje brzine širenja interakcije , With= 3 10 8 m/s, masa i energija mirovanja bilo koji foton nula , energija fotona E je u vezi sa frekvencijom elektromagnetnog zračenja ν i talasnom dužinom λ formulom

Imajte na umu da formula (2.7.1) povezuje korpuskularno karakteristika elektromagnetnog zračenja, energija fotona, s talas karakteristike - frekvencija i talasna dužina. To je most između korpuskularnih i talasnih teorija. Postojanje ovog mosta je neizbježno, budući da i foton i elektromagnetni talas - to je samo dva modela istog stvarnog objekta –elektromagnetno zračenje .

Bilo koja pokretna čestica ( korpuskula) ima impuls, a prema teoriji relativnosti i energiju čestice E i njen zamah str povezano formulom

(2.7.2)

gdje – energija mirovanja čestice. Pošto je energija mirovanja fotona jednaka nuli, iz (2.7.2) i (2.7.1) slijede dvije vrlo važne formule:

Okrenimo se sada fenomenu svjetlosnog pritiska.

Pritisak svjetlosti otkrio je ruski naučnik P.N. Lebedev 1901. U svojim eksperimentima otkrio je da pritisak svjetlosti zavisi od intenziteta svjetlosti i od reflektivnosti tijela. U eksperimentima je korišćen spiner sa crnim i zrcalnim laticama, smešten u evakuisanu tikvicu (slika 2.10).

Rice. 2.10

Izračunajmo vrijednost svjetlosnog pritiska.

Na području tijela S svjetlosni tok pada sa energijom , gdje N – broj kvanta (slika 2.11).

Rice. 2.11

KN kvanti će se reflektovati od površine; (jedan - K)N- apsorbirati (sl. 2.10), K- koeficijent refleksije.

Ispod su uvjeti problema i skenirana rješenja. Ako trebate riješiti problem na ovu temu, ovdje možete pronaći sličan uvjet i analogno riješiti svoj. Učitavanje stranice može potrajati neko vrijeme zbog velikog broja slika. Ako trebate rješavanje problema ili online pomoć u fizici, kontaktirajte nas, rado ćemo vam pomoći.

Fizički fenomen - pritisak svjetlosti na površinu - može se posmatrati sa dvije pozicije - korpuskularne i valne teorije svjetlosti. Prema korpuskularnoj (kvantnoj) teoriji svjetlosti, foton je čestica i ima impuls, koji se, kada foton udari u površinu, potpuno ili djelomično prenosi na površinu. Prema teoriji valova, svjetlost je elektromagnetski val, koji, prolazeći kroz materijal, djeluje na nabijene čestice (Lorentzova sila), što objašnjava pritisak svjetlosti u ovoj teoriji.

Svjetlost s talasnom dužinom od 620 nm normalno pada na pocrnjelu površinu i vrši pritisak od 0,1 µPa. Koliko fotona padne na površinu površine 5 cm2 u vremenu od 10 s?

Svjetlost normalno pada na površinu ogledala i vrši pritisak od 40 µPa na nju. Šta je energetsko osvjetljenje površine?

Svjetlost s talasnom dužinom od 600 nm normalno pada na površinu ogledala i vrši pritisak od 4 µPa. Koliko fotona udari u površinu od 1 mm2 za 10 s?

Svetlost talasne dužine od 590 nm pada na površinu ogledala pod uglom od 60 stepeni. Gustina svjetlosnog toka je 1 kW/m2. Odrediti pritisak svjetlosti na površinu.

Izvor se nalazi na udaljenosti od 10 cm od površine. Svjetlosni pritisak na površinu je 1 MPa. Pronađite snagu izvora.

Svjetlosni tok snage 0,8 W pada normalno na površinu ogledala površine 6 cm2. Odrediti pritisak i silu laganog pritiska.

Svjetlosni tok od 0,9 W pada normalno na površinu ogledala. Nađite silu laganog pritiska na ovu površinu.

Svjetlost normalno pada na površinu sa refleksijom od 0,8. Svjetlosni pritisak na ovu površinu je 5,4 µPa. Koju će energiju donijeti fotoni koji upadaju na površinu površine 1 m2 u vremenu od 1 s?

Pronađite pritisak svjetlosti koji djeluje na pocrnjelu površinu sijalice žarulje sa žarnom niti iznutra. Posmatrajte tikvicu kao sferu poluprečnika 10 cm, a spiralu lampe uzmite kao tačkasti izvor svetlosti snage 1 kW.

Svjetlosni tok snage 120 W/m2 normalno pada na površinu i vrši pritisak od 0,5 µPa. Pronađite koeficijent refleksije površine.

Svjetlost normalno pada na savršeno reflektirajuću površinu površine 5 cm2. U vremenu od 3 min energija upadne svjetlosti je 9 J. Nađite pritisak svjetlosti.

Svjetlost pada na površinu ogledala površine 4,5 cm2. Energetska osvijetljenost površine je 20 W/cm2. Koliki će impuls dati površinski fotoni za 5 s?

Svjetlost normalno pada na pocrnjelu površinu i za 10 minuta donosi energiju od 20 J. Površina je 3 cm2. Odrediti energetsku rasvjetu površine i svjetlosni pritisak.

Svetlost sa snagom fluksa od 0,1 W/cm2 pada na površinu ogledala pod upadnim uglom od 30 stepeni. Odrediti pritisak svjetlosti na površinu.