Postulati kryesor i teorisë korpuskulare rrezatimi elektromagnetik tingëllon si kjo: uh rrezatimi elektromagnetik (dhe në veçanti drita) - është një rrjedhë orë tik ,thirrur fotone . Fotonet përhapen në vakum me një shpejtësi të barabartë me duke kufizuar shpejtësinë e përhapjes së ndërveprimit , Me= 3 10 8 m/s, masës dhe energjisë së pushimit ndonjë foton zero , energjia e fotonit E lidhet me frekuencën e rrezatimit elektromagnetik ν dhe gjatësinë e valës λ sipas formulës

Vini re se formula (2.7.1) lidhet korpuskulare karakteristikë e rrezatimit elektromagnetik, energjia e fotonit, s valë karakteristikat - frekuenca dhe gjatësia e valës. Është një urë lidhëse midis teorive korpuskulare dhe teorisë valore. Ekzistenca e kësaj ure është e pashmangshme, pasi edhe fotoni edhe valë elektromagnetike - është thjesht dy modele të të njëjtit objekt të jetës reale –rrezatimi elektromagnetik .

Çdo grimcë lëvizëse ( korpuskulë) ka vrull, dhe sipas teorisë së relativitetit, energjinë e grimcave E dhe vrullin e saj fq të lidhura me formulë

(2.7.2)

ku – energjia e mbetur e grimcave. Meqenëse energjia e pushimit të një fotoni është e barabartë me zero, dy formula shumë të rëndësishme vijojnë nga (2.7.2) dhe (2.7.1):

Tani le t'i drejtohemi fenomenit të presionit të lehtë.

Presioni i dritës u zbulua nga shkencëtari rus P.N. Lebedev në 1901. Në eksperimentet e tij, ai zbuloi se presioni i dritës varet nga intensiteti i dritës dhe nga reflektimi i trupit. Në eksperimentet, u përdor një rrotullues me petale të zeza dhe pasqyre, i vendosur në një balonë të evakuuar (Fig. 2.10).

Oriz. 2.10

Le të llogarisim vlerën e presionit të dritës.

Në një zonë të trupit S fluksi i dritës bie me energji , ku N – numri i kuanteve (Fig. 2.11).

Oriz. 2.11

KN kuantet do të reflektohen nga sipërfaqja; (një - K)N- të përthithet (Fig. 2.10), K- koeficienti i reflektimit.

Një rrjedhë fotonesh (drite) që ushtron presion kur godet një sipërfaqe.

Fluksi i fotoneve që bien në një sipërfaqe thithëse:

Fluksi i fotoneve që bien në një sipërfaqe pasqyre:

Fluksi i fotoneve që bien në sipërfaqe:

Kuptimi fizik i presionit të lehtë:

Drita është një rrymë fotonesh, atëherë, sipas parimeve të mekanikës klasike, kur grimcat godasin një trup, ato duhet të transferojnë momentin në të, me fjalë të tjera, të ushtrojnë presion.

Instrument, matje presion i lehtë, ishte një dinamometër rrotullues shumë i ndjeshëm (ekuilibër përdredhës). Kjo pajisje u krijua nga Lebedev. Pjesa e saj e lëvizshme ishte një kornizë e lehtë e varur në një fije të hollë kvarne me krahë të fiksuar mbi të - disqe të lehta dhe të zeza deri në 0,01 mm të trasha. Krahët ishin bërë nga fletë metalike. Korniza u pezullua brenda një anijeje nga e cila u evakuua ajri. Drita, duke rënë në krahë, ushtronte presion të ndryshëm në disqet e lehta dhe të zeza. Si rezultat, një çift rrotullues veproi në kornizë, i cili shtrembëroi fillin e pezullimit. Presioni i lehtë u përcaktua nga këndi i rrotullimit të fillit.

Në formulën që kemi përdorur.

Sipas hipotezës së Ajnshtajnit për kuantat e dritës, drita emetohet, përthithet dhe përhapet në pjesë diskrete (kuante) të quajtura fotone. Energjia e fotonit ε0=hv. Masa e saj gjendet nga ligji i marrëdhënies midis masës dhe energjisë (shih (m=E/c2)):

Një foton është një grimcë elementare që gjithmonë (në çdo mjedis!) lëviz me shpejtësinë e dritës c dhe ka një masë pushimi të barabartë me zero. Prandaj, masa e një fotoni ndryshon nga masa e një fotoni të tillë grimcat elementare, si elektroni, protoni dhe neutroni, të cilët kanë një masë pushimi jo zero dhe mund të jenë në qetësi.

Momenti i një fotoni fitohet nëse formulë e përgjithshme() të teorisë së relativitetit, vendosim masën e mbetur të fotonit:

Nëse fotonet kanë vrull, atëherë drita që bie mbi një trup duhet të ushtrojë presion mbi të. Sipas teoria kuantike, presioni i dritës në sipërfaqe është për faktin se çdo foton, kur përplaset me sipërfaqen, transferon momentin e tij në të.

Presioni i ushtruar nga drita pasi bie normalisht në një sipërfaqe është

Difraksioni i elektronit - procesi i shpërndarjes së elektroneve në një grup grimcash të materies, në të cilat elektroni shfaq veti të ngjashme me ato të valës. Në kushte të caktuara, duke kaluar një rreze elektronike përmes një materiali, është e mundur të rregullohet një model difraksioni që korrespondon me strukturën e materialit.

Procesi i difraksionit të elektroneve është përdorur gjerësisht në studimet analitike strukturat kristalore metale, aliazhe, materiale gjysmëpërçuese .Difraksioni i elektroneve nga dy çarje- procesi i shfaqjes në ekran ose në pllakën fotografike të një fotografie të një shpërndarjeje anormale të ndriçimit, e ngjashme me një model difraksioni gjatë difraksionit të dritës.

Një model difraksioni është një model që shfaqet në një ekran ose pllakë fotografike kur një pengesë me dy të çara vendoset midis armës elektronike dhe ekranit.

Në rastin kur vetëm një e çarë është e hapur, nxirja e pllakës vërehet vetëm drejtpërdrejt përballë të çarës. Kur të dyja çarjet janë të hapura, fotografia duket siç tregohet në figurë, në anën e djathtë të saj. Është vërtetuar qartë se çdo elektron kalon vetëm nëpër një çarje. Gjithashtu nuk ka dyshim se difraksioni i elektronit vërehet vetëm me të dy çarjet e hapura dhe është i pavarur nga frekuenca e kalimit të elektroneve nëpër çarje.

Difraksioni i elektronit është një kombinim i rezultateve të tre proceseve fizike.

1. Hyrja e elektroneve në ekran rreptësisht pas të çarave dhe errësimi përkatës i ekranit.

2. Shfaqja e valëve De Broglie gjatë kalimit të elektroneve nëpër vrima.

3. Difraksioni i valëve De Broglie që lindin nga kalimi i elektroneve dhe shfaqja e modelit përkatës të errësimit të pllakës fotografike (detajet në faqen valët elektromagnetike - përkufizimet, përshkrimet dhe vetitë).

Mekanika kuantike shpjegoi difraksionin e elektroneve me shfaqjen e pasigurisë në këndin e devijimit të një elektroni ndërsa kalon nëpër një çarje. Më herët treguam se këtu nuk ka pasiguri. Nëse i kuptoni shpjegimet e dhëna në faqet e difraksionit dhe ndërhyrjes, atëherë nuk duhet të keni vështirësi në të kuptuarit e procesit të difraksionit të elektroneve.

Waves de Broglie - valë të lidhura me çdo grimcë materiale lëvizëse. Çdo grimcë lëvizëse (për shembull, një elektron) sillet jo vetëm si një objekt lëvizës i lokalizuar në hapësirë ​​- një trup, por edhe si një valë, dhe gjatësia e kësaj vale jepet me formulën = h / p, ku h = 6.6 .10-34 J.sec është një Planck konstante, dhe p është momenti i grimcës. Kjo valë u quajt vala de Broglie (për nder të fizikantit teorik francez Louis de Broglie, i cili për herë të parë hipotezoi për valë të tilla në 1923). Nëse grimca ka masë m dhe shpejtësi v<< с (с – скорость света), то импульс частицы р = mv и дебройлевская длина волны связаны соотношением = h/mv.

Vetitë valore të objekteve makroskopike nuk shfaqen për shkak të gjatësive të vogla valore. Pra, për një trup që peshon 200 g, që lëviz me shpejtësi 3 m/s, gjatësia e valës është 10-31 cm, e cila qëndron shumë përtej mundësive të vëzhgimit. Megjithatë, për mikrogrimcat, gjatësitë e valëve qëndrojnë në rajonin e arritshëm për vëzhgim. Për shembull, për një elektron të përshpejtuar nga një ndryshim potencial prej 100 volt, gjatësia e valës është 10-8 cm, që korrespondon me madhësinë e një atomi.

Fotometria I, një degë e fizikës së aplikuar që merret me matjet e dritës. Për sa i përket fotometrisë, drita është rrezatim i aftë për të prodhuar një ndjesi shkëlqimi kur ekspozohet ndaj syrit të njeriut. Kjo ndjenjë shkaktohet nga rrezatimi me gjatësi vale nga ~ 0,38 deri në ~ 0,78 μm, ku më i ndritshmi është rrezatimi me gjatësi vale përafërsisht. 0,555 μm (verdhë-jeshile). Meqenëse ndjeshmëria e syrit ndaj gjatësive të ndryshme valore ndryshon nga personi në person, një numër konvencionesh pranohen në fotometri. Në vitin 1931, Komisioni Ndërkombëtar për Ndriçimin (CIE) prezantoi konceptin e një "vëzhguesi standard" si një lloj mesatarja për njerëzit me perceptim normal. Ky standard CIE nuk është gjë tjetër veçse një tabelë vlerash për efikasitetin relativ të ndriçimit të rrezatimit me gjatësi vale në rangun nga 0,380 deri në 0,780 mikron çdo 0,001 mikron. Në fig. 1 tregon një grafik të ndërtuar sipas kësaj tabele dhe tregon intervalet e gjatësive të valëve që korrespondojnë me ngjyrat e spektrit diellor. Shkëlqimi i matur sipas standardit CIE quhet ndriçim fotometrik ose thjesht ndriçim.

Sasi fotometrike - intensiteti i dritës, ndriçimi, fluksi i dritës, shkëlqimi, transmetueshmëria dhe reflektimi.

Candela (cd). Candela është një njësi e intensitetit të dritës; njësia bazë e sistemit SI. Një candela është e barabartë me intensitetin e dritës në një drejtim të caktuar të një burimi me parametra të vendosur saktësisht.

transmetimit. Transmetimi është raporti i fluksit të rrezatimit që ka dalë nga një shtresë lënde me fluksin e rrezatimit që bie mbi të.

Luks (luks). Lux - në SI - një njësi ndriçimi; ndriçimi i krijuar nga një fluks ndriçues prej 1 lm, i shpërndarë në mënyrë të barabartë në një sipërfaqe prej 1 m2.

Lumen (lm). Lumen - në SI - një njësi matëse e fluksit të dritës. Një lumen është i barabartë me fluksin ndriçues të emetuar nga një burim drite me pikë 1 cd në një kënd të ngurtë prej 1 sr.

Ndriçimi. Ndriçimi - sasia e fluksit të dritës që bie në një sipërfaqe njësi. Ndriçimi matet në luks.

Shkëlqimi - sasia e fluksit të dritës që emetohet nga një sipërfaqe njësi. Njësitë e shkëlqimit janë lux dhe ph.

Fluksi i ndritshëm - sasia totale e dritës që kalon nëpër një sipërfaqe të caktuar për njësi të kohës. Njësia e fluksit të dritës është lumen.

Intensiteti ndriçues - intensiteti i fluksit të dritës për njësi këndi të ngurtë (steradian).

efekt fotoelektrik - emetimi i elektroneve nga një substancë kur ajo thith kuantet e e-mag. rrezatimi (fotonet). F. u zbulua nga G. Hertz (1887). Zbulimi dhe kërkimi F. luajti një rol të rëndësishëm në eksperiment. vërtetimi i teorisë kuantike. Vetëm në bazë të hipotezës së kuantizimit të energjisë el.-mag. fushë, e manifestuar në proceset e emetimit dhe përthithjes së dritës, A. Einstein (1905) arriti të shpjegojë kryesoren. ligjet F.: pavarësia max. kinetike energjia e fotoelektroneve nga intensiteti i dritës, një varësi lineare nga frekuenca e saj co dhe ekzistenca e një frekuence kufizuese (min.) w0 (energjia e pragut) F.

Një elektron i lirë nuk mund të thithë një foton, pasi në këtë rast ligjet e ruajtjes së energjisë dhe momentit p nuk mund të respektohen njëkohësisht. Kjo tashmë mund të shihet nga fakti se për optik. kalimi i një elektroni të lirë nga gjendja, p1 në gjendjen, p2 në mungesë të trupit të tretë (mjedisit kondensues, atomit ose fotonit të shpërndarë) ligjet e ruajtjes së energjisë dhe momentit, p2-p1=/c janë të papajtueshme për çdo shpejtësia e elektronit u =F. Sipas terminologjisë së vendosur, F. në kondensator. mjedisi i quajtur. Emisioni i fotoelektronit dhe kalimi i një elektroni nga një prej gjendjeve të lidhura në një atom ose molekulë në një spektër të vazhdueshëm quhet. Fotojonizimi.

Ligjet e efektit fotoelektrik. Formulimi ligji 1 Efekti fotoelektrik: numri i elektroneve të nxjerra nga drita nga sipërfaqja e një metali në 1 s është drejtpërdrejt proporcional me intensitetin e dritës.

Sipas ligji 2 Efekti fotoelektrik, energjia maksimale kinetike e elektroneve të nxjerra nga drita rritet në mënyrë lineare me frekuencën e dritës dhe nuk varet nga intensiteti i saj.

ligji i 3-të Efekti fotoelektrik: për secilën substancë ekziston një kufi i kuq i efektit fotoelektrik, pra frekuenca minimale e dritës v0 (ose gjatësia maksimale e valës y0) në të cilën efekti fotoelektrik është ende i mundur, dhe nëse v

Ligji i parë shpjegohet nga këndvështrimi i teorisë elektromagnetike të dritës: sa më i madh të jetë intensiteti i valës së dritës, aq më i madh numri i elektroneve do të transferohet energji e mjaftueshme për të ikur nga metali. Ligjet e tjera të efektit fotoelektrik kundërshtojnë këtë teori.

Shpjegimi teorik i këtyre ligjeve u dha në vitin 1905 nga Ajnshtajni. Sipas tij, rrezatimi elektromagnetik është një rrymë kuantesh individuale (fotone) me energji hv secila (h-konstanta e Plankut). Me efektin fotoelektrik, një pjesë e rrezatimit elektromagnetik të rënë reflektohet nga sipërfaqja metalike, dhe një pjesë depërton në shtresën sipërfaqësore të metalit dhe përthithet atje. Pasi ka thithur një foton, elektroni merr energji prej tij dhe, duke kryer funksionin e punës, largohet nga metali:

Hv=A+mv2 / 2, ku

mv2 është energjia kinetike maksimale që një elektron mund të ketë kur largohet nga metali. Mund të përcaktohet:

U 3 - tension i vonesës.

Ajnshtajni Ur-e . A. Ajnshtajni në vitin 1905 tregoi se fenomeni i efektit fotoelektrik dhe ligjet e tij mund të shpjegohen në bazë të teorisë kuantike të efektit fotoelektrik që ai propozoi. Sipas Ajnshtajnit, drita me frekuencë v jo vetëm që emetohet, siç supozoi Planck (shih § formulat Rayleigh-Jeans dhe Planck), por gjithashtu përhapet në hapësirë ​​dhe absorbohet nga materia në pjesë të veçanta (kuanta), energjia e së cilës është ε0=hv. . Kështu, përhapja e dritës duhet të konsiderohet jo si një proces valor i vazhdueshëm, por si një rrymë kuantesh drite diskrete të lokalizuara në hapësirë, që lëvizin me një shpejtësi c të përhapjes së dritës në vakum. Kuantet e rrezatimit elektromagnetik quhen fotone.

Sipas Ajnshtajnit, çdo kuant përthithet nga vetëm një elektron. Prandaj, numri i fotoelektroneve të nxjerra duhet të jetë proporcional me intensitetin e dritës (ligji I i efektit fotoelektrik). Inercia e efektit fotoelektrik shpjegohet me faktin se transferimi i energjisë në përplasjen e një fotoni me një elektron ndodh pothuajse menjëherë.

Energjia e fotonit të rënë shpenzohet në punën e elektronit A nga metali dhe në komunikimin e energjisë kinetike me fotoelektronin e emetuar. Sipas ligjit të ruajtjes së energjisë:

Ekuacioni quhet ekuacioni i Ajnshtajnit dita e efektit të jashtëm fotoelektrik.

Proceset fotobiologjike ndodhin si pasojë e ekspozimit ndaj dritës në trup. Fotosinteza më e rëndësishme në bimë është fotosinteza (sinteza e molekulave organike duke përdorur energjinë e dritës së diellit), fototaksia (lëvizja e organizmave, si bakteret, drejt ose larg dritës), fototropizmi (rrotullimi i gjetheve ose kërcellit të bimëve drejt ose larg dritës), dhe fotoperiodizmi.(rregullimi i cikleve ditore dhe vjetore të jetës nga efektet ciklike dritë-errësi).

Tek njerëzit dhe kafshët, shikimi, fotoperiodizmi dhe të tjerët quhen fotoperiodizëm. Nën veprimin e rrezatimit UV, vitamina D formohet në trup nga provitamina. Pigmentimi i lëkurës (djegia nga dielli) është një F. p. mbrojtëse, që çon në formimin e melaninës.

Lumineshencë - rrezatimi, i cili është një tepricë mbi rrezatimin termik të trupit në një temperaturë të caktuar dhe që ka një kohëzgjatje që tejkalon ndjeshëm periudhën e valëve të dritës.

Prandaj, për shfaqjen e lumineshencës, kërkohet një burim energjie, i ndryshëm nga energjia e brendshme ekuilibër e një trupi të caktuar, që korrespondon me temperaturën e tij.

Siç del nga vetë përkufizimi, koncepti i lumineshencës nuk i referohet atomeve ose molekulave individuale rrezatuese, por edhe agregateve të tyre - trupave. Veprimet elementare të ngacmimit të molekulave dhe emetimit të dritës mund të jenë të njëjta në rastin e rrezatimit termik dhe lumineshencës. Dallimi konsiston vetëm në numrin relativ të tranzicioneve të caktuara të energjisë.

Natyra fizike e luminescencës konsiston në kalimet rrezatuese të elektroneve të atomeve ose molekulave nga një gjendje e ngacmuar në gjendjen bazë. Në këtë rast, faktorë të ndryshëm mund të shërbejnë si shkak i ngacmimit fillestar të tyre: rrezatimi i jashtëm, temperatura, reaksionet kimike, etj.

Substancat me elektrone të delokalizuara (sistemet e konjuguara) kanë luminescencën më të fortë . Antraceni, naftalina, proteinat që përmbajnë aminoacide aromatike dhe disa grupe protetike, shumë pigmente bimore dhe në veçanti klorofil, si dhe një sërë barnash, kanë një aftësi të theksuar për të ndriçuar. Substancat organike të afta për të formuar komplekse lumineshente me komponime inorganike me ndriçim të dobët përdoren shpesh në analizën e lumineshencës.

Shkëlqimi lumineshent i trupave zakonisht ndahet në llojet e mëposhtme:

fotolumineshencë - shkëlqim nën veprimin e dritës (varg i dukshëm dhe UV). Ajo, nga ana tjetër, ndahet në

fluoreshenca (jetëgjatësia 10-9-10-6 s);

fosforeshencë (10-3-10 s);

chemiluminescence - një shkëlqim që përdor energjinë e reaksioneve kimike;

katodolumineshenca - e shkaktuar nga rrezatimi me elektrone të shpejta (rrezet katodike);

sonolumineshencë - ndriçim i shkaktuar nga zëri me frekuencë të lartë;

luminescence me rreze x - shkëlqim nën veprimin e rrezeve x.

radiolumineshencë - kur një substancë ngacmohet nga rrezatimi γ;

tribolumineshencë - ndriçim që shfaqet gjatë fërkimit, shtypjes ose ndarjes së fosforeve. Triboluminescenca shkaktohet nga shkarkimet elektrike që ndodhin midis pjesëve të elektrizuara të formuara - drita e shkarkimit shkakton fotolumineshencë të fosforit.

elektrolumineshencë - ndodh kur një rrymë elektrike kalon nëpër lloje të caktuara të fosforeve.

Aktualisht, fotolumineshenca është më e studiuara.

Sipas llojit të zgjimit dallojnë: jonoluminescencë, kandolumineshencë, katodolumineshencë, radiolumineshencë, ndriçim me rreze X, elektrolumineshencë, fotolumineshencë,

kimilumineshencë, tribolumineshencë.

Sipas kohëzgjatjes së lumineshencës dallojnë fluoreshencën (shkëlqim i shkurtër) dhe fosforeshencë (shkëlqim i gjatë).

Fluorimetria (analiza e lumineshencës) - përcaktimi i përqendrimit të një lënde nga intensiteti i fluoreshencës që ndodh kur substanca rrezatohet me rreze ultravjollcë. Në kushte të përshtatshme, prania e sasive gjurmë të një substance mund të zbulohet në këtë mënyrë. Analiza lumineshente ndahet në makroanalizë - kur vëzhgohet me sy të lirë, dhe mikroanalizë, kur vëzhgimi kryhet duke përdorur mikroskop.Fluorimetria është një metodë për përcaktimin e sasisë së një lënde lumineshente sipas intensitetit të lumineshencës që ndodh në kushte të caktuara. Supozohet se ekziston një lidhje e caktuar midis intensitetit të lumineshencës dhe përqendrimit të substancës. Metodat fluorimetrike, megjithëse në thelb nuk ndryshojnë nga metodat fotometrike dhe përfaqësojnë vetëm një shumëllojshmëri metodash optike, megjithatë, kanë veçoritë e tyre specifike. Kryerja e suksesshme e përcaktimeve fluorimetrike kërkon respektim të rreptë të një numri kushtesh. Më tej, nëse matjet fotometrike nuk kërkojnë stabilizim shumë të rreptë të burimeve të dritës, pasi pajisjet zakonisht ndërtohen sipas një skeme diferenciale, atëherë në rastin e matjeve fluorimetrike, kushtet e stabilitetit të burimit të dritës bëhen të një rëndësie të madhe, pasi për shkak të disa vështirësi teknike zakonisht është e pamundur të ndërtohet një pajisje (fluorimetër) në një model të dyanshëm. Përveç kësaj, ndryshe nga matjet fotometrike, të cilat kërkojnë një rregullim linear të burimit të dritës, objektit dhe marrësit të dritës, matjet fluorimetrike lejojnë ndërtimin e instrumenteve me rregullime të ndryshme të burimeve të dritës, mostrës dhe marrësve të dritës. Dhe kjo, nga ana tjetër, ndikon në varësinë e intensitetit të rrezatimit nga përqendrimi i substancës.

Bouguer - Lambert - Ligji i birrës - një ligj fizik që përcakton zbutjen e një rrezeje paralele monokromatike drite kur ajo përhapet në një mjedis thithës.

Ligji shprehet me formulën e mëposhtme:

Ku I 0 është intensiteti i rrezes hyrëse, l është trashësia e shtresës së substancës nëpër të cilën kalon drita, kλ është indeksi i përthithjes (shpesh i referuar gabimisht si koeficienti i përthithjes).

Indeksi i përthithjes karakterizon vetitë e një substance dhe varet nga gjatësia e valës λ e dritës së përthithur. Kjo varësi quhet spektri i përthithjes së substancës.

Historia e zbulimit të ligjit

Ligji Bouguer-Lambert-Beer u zbulua eksperimentalisht nga shkencëtari francez Pierre Bouguer në 1729, u ekzaminua në detaje nga shkencëtari gjerman I. G. Lambert në 1760, dhe në lidhje me përqendrimin C u testua eksperimentalisht nga shkencëtari gjerman A. Beer në 1852. .

Thithja e dritës nga tretësirat

Për tretësirat e substancave absorbuese në tretës joabsorbues, indeksi i përthithjes mund të shkruhet si

Ku është një koeficient që karakterizon bashkëveprimin e një molekule të substancës thithëse me dritën me gjatësi vale λ, C është përqendrimi i një substance të tretur.

Pohimi se χλ nuk varet nga C quhet ligji i Birrës (të mos ngatërrohet me ligjin e Baer-it). Kuptimi i saj është se aftësia e një molekule për të thithur dritën nuk varet nga gjendja e molekulave të tjera përreth. Megjithatë, vërehen devijime të shumta nga ky ligj, veçanërisht në rastin e përqendrimeve të larta të C.

Dendësia optike D, një masë e tejdukshmërisë së një shtrese lënde ndaj rrezeve të dritës. Është e barabartë me logaritmin dhjetor të raportit të fluksit të rrezatimit F0 që bie në shtresë me fluksin F që ka kaluar nëpër këtë shtresë, i dobësuar si rezultat i përthithjes dhe shpërndarjes: D = lg (F0/F), përndryshe, dendësia optike është logaritmi i vlerës reciproke të transmisionit ndaj koeficientit të shtresës së substancës: D = lg(1/t). Dendësia optike përdoret veçanërisht gjerësisht për vlerësimin sasior të shtresave të zhvilluara fotografike si në fotografinë bardh e zi ashtu edhe në fotografinë me ngjyra, ku metodat për matjen e tij formojnë përmbajtjen e një disipline të veçantë, densitometrisë. Dendësia optike varet nga grupi i frekuencave n (gjatësi valore l) që karakterizojnë rrjedhën fillestare; vlera e tij për rastin kufizues të një n të vetme quhet dendësi optike monokromatike

Transmetimi i drejtuar i dritës (t) është raporti i vlerës së fluksit të dritës që kalon normalisht përmes kampionit (Фt) me vlerën e fluksit të dritës që normalisht bie në kampion (Ф0), raporti i fuqisë së transmetuar me fuqinë e rrezatimit rënës për kushtet e dhëna të përbërjes spektrale, polarizimit dhe shpërndarjes gjeometrike. Sasia e dritës që depërton nëpër sipërfaqen e një materiali përcaktohet nga transmetimi, dhe sasia që tretet plotësisht në material - koeficienti i përthithjes. Parametrat sasiorë të këtyre tre koeficientëve - reflektimi, transmetimi dhe thithja - mund të ndryshojnë në karakteristika të ndryshme, por vërejmë se absolutisht në të gjitha situatat shuma totale e të gjithë koeficientëve është e barabartë me një. Në realitet, nuk ka asnjë element të vetëm që do të kishte qoftë edhe një nga tre koeficientët të barabartë me një. Pasqyrimi më i madh i përhapur është karakteristik për borën e sapo rënë, sulfat bariumi absolutisht steril kimik dhe oksid magnezi. Reflektimi më i mirë i pasqyrës është në argjend të lëmuar pa asnjë papastërti dhe në alumin të lëmuar profesionalisht.

Fuqia e koeficientit të depërtimit shkruhet në libra të ndryshëm referencë për çdo gjerësi të materialit (shpesh për 1 cm). Elementet më transparente përfshijnë veçanërisht kuarcin e pastër dhe disa lloje të polimetil metakrilatit (të quajtur ndryshe xhami organik). Ato karakterizohen nga një substancë teorike (që nuk ndodh realisht!) me një koeficient shpërbërjeje në material të matur me 1, e quajtur "trup absolutisht i zi". Së bashku me reflektimin, transmetimi i dritës krijohet duke aspiruar (për gota organike ose silikate, polikarbonat, kuarc, polistiren, etj.), Difuze ose shpërndarë (për shembull, për xhamin e tipit qumësht), shpërndarë në drejtim (për gota të llojit të brymë) dhe të përziera.

Kolorimetria

ky është emri i njërës prej metodave për përcaktimin sasior të përmbajtjes së substancave në tretësirë; Metodat K. janë të zbatueshme për përcaktimin sasior të të gjitha atyre substancave që japin tretësirë ​​me ngjyrë, ose mund të shndërrohen, me ndihmën e ndonjë reaksioni, në tretësirë ​​në një përbërje me ngjyrë. Metodat kolorimetrike bazohen në një krahasim fotometrik të densitetit të ngjyrës së tretësirës së provës, e parë në dritën e transmetuar, me ngjyrën e një solucioni normal që përmban një sasi të caktuar të kësaj lënde ngjyrosëse, ose me ngjyrën e një qendre me ngjyrë të zgjedhur në mënyrë empirike, të marrë. si normë. K. bazohet në dispozitat e mëposhtme: 1) fuqia thithëse e dritës e një tretësire të një lënde të ngjyrosur në një tretës pa ngjyrë rritet në përpjesëtim me përqendrimin dhe trashësinë e shtresës së lëngshme, prandaj: 2) nëse përgatitni dy tretësira të përqëndrime të ndryshme të së njëjtës lëndë ngjyruese në të njëjtin tretës pa ngjyrë, dhe gjeni shtresa të tilla me trashësi të tillë, që të shikuara në dritën e transmetuar të japin një intensitet drite dhe ngjyrë, atëherë trashësia e këtyre shtresave është në përpjesëtim të zhdrejtë me përmbajtjen e lëndët ngjyruese në to. Çdo krahasim fotometrik reduktohet në përcaktimin e kushteve në të cilat dy ndriçime janë të barabarta, dhe për këtë arsye, në K., duke marrë parasysh dritën që ka kaluar nëpër një shtresë të një lëngu normal dhe dritën që ka kaluar nëpër një shtresë të lëngut në studim. , ne i ndryshojmë këto shtresa derisa të fitojmë barazi në forcën e dritës së transmetuar

Pajisja dhe parimi i funksionimit të kolorometrit fotoelektrik është projektuar për të përcaktuar përqendrimin e një lënde në tretësirat me ngjyrë nga dendësia e tyre optike ose koeficienti i transmetimit të dritës.

Një llambë inkandeshente (1) përdoret si burim drite në KFK-2. Fluksi i dritës nga llamba inkandeshente kalon përmes diafragmës (2), thjerrëzës (3), e cila e amplifikon dritën me 10 herë dhe filtrit të dritës (4).KFK-2 ka një grup filtrash të dritës. Përdorimi i një filtri specifik me ngjyra lejon që rrezet me një gjatësi vale të caktuar të kalojnë përmes tretësirës, ​​thithja e të cilave është karakteristikë e substancës në studim. Në mënyrë tipike, gjatësia e valës efektive dhe ngjyra e filtrit specifikohen në metodën e përdorur. Fluksi i dritës, duke kaluar nëpër një filtër drite dhe një kuvetë me një zgjidhje (5), bie në një marrës drite (6, 7) - një fotocelë F-26 (në rajonin spektral prej 315-540 nm) ose një fotodiodë ( në rajonin spektral prej 590-980 nm). Në fotodetektorët, energjia e dritës shndërrohet në energji elektrike, ndryshimi në sasinë e së cilës reflektohet nga një mikroampermetër (9). Leximet e mikroametrit janë proporcionale me forcën e fluksit të dritës që ka kaluar përmes tretësirës së provës.

Biofizika e rrezatimit

rrezatimi ultravjollcë e(ultraviolet, UV, UV) - rrezatimi elektromagnetik, që zë diapazonin midis skajit vjollcë të rrezatimit të dukshëm dhe rrezatimit me rreze X (380 - 10 nm, 7.9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). Gama ndahet me kusht në ultravjollcë afër (380-200 nm) dhe larg, ose vakum (200-10 nm), kjo e fundit quhet kështu sepse absorbohet intensivisht nga atmosfera dhe studiohet vetëm nga pajisjet vakum. Shumë shkencëtarë, duke përfshirë Ritterin, kanë rënë dakord se drita përbëhet nga tre komponentë të veçantë: një komponent oksidues ose termik (infra të kuqe), një komponent ndriçues (drita e dukshme) dhe një komponent reduktues (ultraviolet). Në atë kohë, rrezatimi ultravjollcë quhej gjithashtu "rrezatim aktinik." Burimi kryesor i rrezatimit ultravjollcë në Tokë është Dielli.

Llojet e rrezatimit ultravjollcë

Emri Gjatësia e valës, nm Sasia e energjisë për foton Pranë NUV 400 nm - 300 nm 3,10 - 4,13 eV

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

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

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

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

Ultraviolet A, valë e gjatë, UVA

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

Drite e zeze

Ultraviolet B (varg i mesëm) UVB

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

Ultraviolet C, me valë të shkurtër, UVC

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

Biolog. veprim F. Rrit tonin e sistemit simpatik-adrenal, aktivizon mekanizmat mbrojtës, rrit nivelin e imunitetit jospecifik dhe gjithashtu rrit sekretimin e një numri hormonesh. Nën ndikimin e rrezatimit UV (UVR), formohen histamina dhe substanca të ngjashme, të cilat kanë një efekt vazodilues, rrisin përshkueshmërinë e enëve të lëkurës. Ndryshimet në metabolizmin e karbohidrateve dhe proteinave në trup. Veprimi i rrezatimit optik ndryshon ventilimin pulmonar - frekuencën dhe ritmin e frymëmarrjes; rrit shkëmbimin e gazit, konsumin e oksigjenit, aktivizon aktivitetin e sistemit endokrin. Veçanërisht i rëndësishëm është roli i rrezatimit UV në formimin e vitaminës D në trup, e cila forcon sistemin muskuloskeletor dhe ka një efekt kundër rakitit. Vlen të përmendet veçanërisht se mungesa afatgjatë e UVR mund të ketë efekte negative në trupin e njeriut, të referuara si "uri e lehtë". Manifestimi më i zakonshëm i kësaj sëmundjeje është një shkelje e metabolizmit mineral, ulja e imunitetit, lodhja etj.

Veprimi i rrezatimit ultravjollcë në lëkurë, duke tejkaluar aftësinë natyrore mbrojtëse të lëkurës (rrezitje) çon në djegie. Ekspozimi afatgjatë ndaj rrezatimit ultravjollcë kontribuon në zhvillimin e melanomës, llojeve të ndryshme të kancerit të lëkurës, përshpejton plakjen dhe shfaqjen e rrudhat.

Rrezatimi ultravjollcë është i padukshëm për syrin e njeriut, por me ekspozim intensiv shkakton një dëmtim tipik rrezatimi (djegie në retinë).

rreze X. Rrezatimi . rrezet X- një lloj rrezatimi elektromagnetik që ka një gjatësi vale më të shkurtër se valët elektromagnetike ultravjollcë. Gjatësia e valës së rrezeve X varion nga 70 nm në 10-5 nm. Sa më e shkurtër të jetë gjatësia e valës së rrezeve X, aq më e madhe është energjia e fotoneve të tyre dhe aq më e madhe është fuqia depërtuese. Rrezet X me një gjatësi vale relativisht të gjatë (më shumë se 10 nm) quhen të buta. Gjatësia e valës 1 - 10 nm karakterizon rrezet e forta X. Kanë fuqi të madhe depërtuese.

Rrezet X prodhohen kur elektronet e shpejta, ose rrezet katodike, përplasen me muret ose anodën e një tubi shkarkimi me presion të ulët. Një tub modern me rreze X është një enë qelqi e evakuuar me një katodë dhe një anodë të vendosura në të. Dallimi potencial midis katodës dhe anodës (antikatodës) arrin disa qindra kilovolt. Katoda është një filament tungsteni i ndezur nga një rrymë elektrike. Kjo çon në emetimin e elektroneve nga katoda si rezultat i emetimit termionik. Elektronet përshpejtohen nga një fushë elektrike në një tub me rreze x. Meqenëse ka një numër shumë të vogël të molekulave të gazit në tub, elektronet praktikisht nuk e humbin energjinë e tyre në rrugën e tyre për në anodë. Ata arrijnë në anodë me një shpejtësi shumë të madhe.

Rrezet X prodhohen gjithmonë kur elektronet me shpejtësi të lartë vonohen nga materiali i anodës. Shumica e energjisë së elektronit shpërndahet si nxehtësi. Prandaj, anoda duhet të ftohet artificialisht. Anoda në tubin e rrezeve X duhet të jetë prej një metali që ka një pikë të lartë shkrirjeje, siç është tungsteni.

Një pjesë e energjisë që nuk shpërndahet në formën e nxehtësisë shndërrohet në energji të valës elektromagnetike (rrezet X). Kështu, rrezet X janë rezultat i bombardimit elektronik të materialit anodë. Ekzistojnë dy lloje të rrezeve X: bremsstrahlung dhe karakteristike.

tub me rreze x, një pajisje elektrovakuumi që shërben si burim i rrezeve X. Një rrezatim i tillë ndodh kur elektronet e emetuara nga katoda ngadalësohen dhe godasin anodën (antikatodë); në këtë rast, energjia e elektroneve të përshpejtuara nga një fushë e fortë elektrike në hapësirën midis anodës dhe katodës konvertohet pjesërisht në energji të rrezeve X. Rrezatimi R.t. është një mbivendosje e rrezeve X bremsstrahlung mbi rrezatimin karakteristik të substancës anodë (shih rrezet X). R. t. dallohen: sipas metodës së marrjes së rrjedhës së elektroneve - me një katodë termionike (të nxehtë), një katodë me emetim në terren (me majë), një katodë të bombarduar me jone pozitive dhe me një burim radioaktiv (b) elektrone; sipas metodës së fshirjes - e mbyllur, e palosshme; sipas kohës së rrezatimit - veprim i vazhdueshëm, pulsues; sipas llojit të ftohjes së anodës - me ujë, vaj, ajër, ftohje rrezatimi; sipas madhësisë së fokusit (zona e rrezatimit në anodë) - makrofokus, fokus i mprehtë dhe mikrofokus; sipas formës së saj - unazë, e rrumbullakët, e sunduar; sipas metodës së përqendrimit të elektroneve në anodë - me fokusim elektrostatik, magnetik, elektromagnetik.

Postulati kryesor i teorisë korpuskulare të rrezatimit elektromagnetik është si më poshtë: uh rrezatimi elektromagnetik (dhe në veçanti drita) - është një rrjedhë orë tik ,thirrur fotone . Fotonet përhapen në vakum me një shpejtësi të barabartë me duke kufizuar shpejtësinë e përhapjes së ndërveprimit , Me= 3 10 8 m/s, masës dhe energjisë së pushimit ndonjë foton zero , energjia e fotonit E lidhet me frekuencën e rrezatimit elektromagnetik ν dhe gjatësinë e valës λ sipas formulës

Vini re se formula (2.7.1) lidhet korpuskulare karakteristikë e rrezatimit elektromagnetik, energjia e fotonit, s valë karakteristikat - frekuenca dhe gjatësia e valës. Është një urë lidhëse midis teorive korpuskulare dhe teorisë valore. Ekzistenca e kësaj ure është e pashmangshme, pasi edhe fotoni edhe valë elektromagnetike - është thjesht dy modele të të njëjtit objekt të jetës reale –rrezatimi elektromagnetik .

Çdo grimcë lëvizëse ( korpuskulë) ka vrull, dhe sipas teorisë së relativitetit, energjinë e grimcave E dhe vrullin e saj fq të lidhura me formulë

(2.7.2)

ku – energjia e mbetur e grimcave. Meqenëse energjia e pushimit të një fotoni është e barabartë me zero, dy formula shumë të rëndësishme vijojnë nga (2.7.2) dhe (2.7.1):

Tani le t'i drejtohemi fenomenit të presionit të lehtë.

Presioni i dritës u zbulua nga shkencëtari rus P.N. Lebedev në 1901. Në eksperimentet e tij, ai zbuloi se presioni i dritës varet nga intensiteti i dritës dhe nga reflektimi i trupit. Në eksperimentet, u përdor një rrotullues me petale të zeza dhe pasqyre, i vendosur në një balonë të evakuuar (Fig. 2.10).

Oriz. 2.10

Le të llogarisim vlerën e presionit të dritës.

Në një zonë të trupit S fluksi i dritës bie me energji , ku N – numri i kuanteve (Fig. 2.11).

Oriz. 2.11

KN kuantet do të reflektohen nga sipërfaqja; (një - K)N- të përthithet (Fig. 2.10), K- koeficienti i reflektimit.

Më poshtë janë kushtet e problemeve dhe zgjidhjet e skanuara. Nëse keni nevojë të zgjidhni një problem në këtë temë, mund të gjeni një kusht të ngjashëm këtu dhe të zgjidhni tuajin me analogji. Faqja mund të marrë pak kohë për t'u ngarkuar për shkak të numrit të madh të imazheve. Nëse keni nevojë për zgjidhjen e problemeve ose ndihmë online në fizikë, ju lutemi na kontaktoni, ne do të jemi të lumtur t'ju ndihmojmë.

Fenomeni fizik - presioni i dritës në sipërfaqe - mund të konsiderohet nga dy pozicione - teoria korpuskulare dhe valore e dritës. Sipas teorisë korpuskulare (kuantike) të dritës, një foton është një grimcë dhe ka një impuls, i cili, kur një foton godet një sipërfaqe, transferohet plotësisht ose pjesërisht në sipërfaqe. Sipas teorisë së valës, drita është një valë elektromagnetike, e cila, kur kalon nëpër një material, ndikon në grimcat e ngarkuara (forca e Lorencit), e cila shpjegon presionin e dritës në këtë teori.

Drita me një gjatësi vale prej 620 nm bie normalisht në një sipërfaqe të nxirë dhe ushtron një presion prej 0,1 µPa. Sa fotone bien në një sipërfaqe me sipërfaqe 5 cm2 në një kohë prej 10 s?

Drita bie normalisht në një sipërfaqe pasqyre dhe ushtron një presion prej 40 µPa mbi të. Cili është ndriçimi energjetik i sipërfaqes?

Drita me një gjatësi vale prej 600 nm bie normalisht në një sipërfaqe pasqyre dhe ushtron një presion prej 4 µPa. Sa fotone godasin një sipërfaqe 1 mm2 në 10 s?

Drita me një gjatësi vale prej 590 nm bie në një sipërfaqe pasqyre në një kënd prej 60 gradë. Dendësia e fluksit të dritës është 1 kW/m2. Përcaktoni presionin e dritës në sipërfaqe.

Burimi ndodhet në një distancë prej 10 cm nga sipërfaqja. Presioni i lehtë në sipërfaqe është 1 MPa. Gjeni fuqinë e burimit.

Një fluks drite me fuqi 0,8 W bie normalisht në një sipërfaqe pasqyre me një sipërfaqe prej 6 cm2. Gjeni presionin dhe forcën e presionit të lehtë.

Një fluks drite prej 0,9 W bie normalisht në një sipërfaqe pasqyre. Gjeni forcën e presionit të dritës në këtë sipërfaqe.

Drita bie normalisht në një sipërfaqe me reflektim prej 0.8. Presioni i lehtë i ushtruar në këtë sipërfaqe është 5,4 µPa. Çfarë energjie do të sjellë fotonet që bien në një sipërfaqe me sipërfaqe 1 m2 në një kohë prej 1 s?

Gjeni presionin e dritës që ushtrohet në sipërfaqen e nxirë të llambës së një llambë inkandeshente nga brenda. Konsideroni balonën si një sferë me një rreze prej 10 cm dhe merrni spiralen e llambës si një burim pikash drite me fuqi 1 kW.

Një fluks ndriçues me fuqi 120 W/m2 bie normalisht në sipërfaqe dhe ushtron një presion prej 0,5 µPa. Gjeni koeficientin e reflektimit të sipërfaqes.

Drita bie normalisht në një sipërfaqe reflektuese të përkryer me një sipërfaqe prej 5 cm2. Në një kohë prej 3 min, energjia e dritës rënëse është 9 J. Gjeni presionin e dritës.

Drita bie në një sipërfaqe pasqyre me një sipërfaqe prej 4,5 cm2. Ndriçimi energjetik i sipërfaqes është 20 W/cm2. Çfarë impulsi do të japin fotonet e sipërfaqes në 5 s?

Drita bie normalisht në një sipërfaqe të nxirë dhe në 10 minuta sjell një energji prej 20 J. Sipërfaqja është 3 cm2. Gjeni ndriçimin energjetik të sipërfaqes dhe presionin e dritës.

Drita me fuqi fluksi 0,1 W/cm2 bie në një sipërfaqe pasqyre me një kënd incidence prej 30 gradë. Përcaktoni presionin e dritës në sipërfaqe.