Parçacık teorisinin ana varsayımı Elektromanyetik radyasyon kulağa böyle geliyor: uh Elektromanyetik radyasyon (ve özellikle ışık) - bu bir akış saat tik ,aranan fotonlar . Fotonlar, vakumda eşit bir hızda yayılır. etkileşim yayılımının sınırlayıcı hızı , İle birlikte= 3 10 8 m/s, kütle ve dinlenme enerjisi herhangi bir foton sıfır , foton enerjisi E formül ile elektromanyetik radyasyonun frekansı ν ve dalga boyu λ ile ilgilidir

Formül (2.7.1) bağlantılarına dikkat edin korpüsküler elektromanyetik radyasyonun özelliği, foton enerjisi, s dalgaözellikler - frekans ve dalga boyu. Parçacık ve dalga teorileri arasında bir köprüdür. Bu köprünün varlığı, hem foton hem de elektromanyetik dalga - bu sadece aynı gerçek yaşam nesnesinin iki modeli –Elektromanyetik radyasyon .

Herhangi bir hareketli parçacık ( cisimcik) momentuma sahiptir ve görelilik teorisine göre parçacık enerjisi E ve momentumu p formülle bağlantılı

(2.7.2)

nerede – parçacığın kalan enerjisi. Bir fotonun durgun enerjisi sıfıra eşit olduğundan, (2.7.2) ve (2.7.1)'den iki çok önemli formül izlenir:

Şimdi hafif basınç olgusuna dönelim.

Işığın basıncı Rus bilim adamı P.N. 1901 yılında Lebedev. Deneylerinde, ışığın basıncının ışığın yoğunluğuna ve cismin yansıtıcılığına bağlı olduğunu buldu. Deneylerde, içi boşaltılmış bir şişeye yerleştirilmiş siyah ve ayna yaprakları olan bir eğirici kullanıldı (Şekil 2.10).

Pirinç. 2.10

Işık basıncının değerini hesaplayalım.

Bir vücut bölgesinde Sışık akısı enerji ile düşer, burada N – kuantum sayısı (Şekil 2.11).

Pirinç. 2.11

KN kuanta yüzeyden yansıtılacaktır; (bir - K)N- emilebilir (Şekil 2.10), K- Yansıma katsayısı.

Bir yüzeye çarptığında basınç uygulayan bir foton (ışık) akışı.

Soğurucu bir yüzeyde meydana gelen foton akışı:

Bir ayna yüzeyinde meydana gelen foton akışı:

Yüzeyde meydana gelen foton akışı:

Işık basıncının fiziksel anlamı:

Işık bir foton akımıdır, o halde klasik mekaniğin ilkelerine göre parçacıklar bir cisme çarptığında, ona momentum aktarmalı, başka bir deyişle basınç uygulamalıdır.

Enstrüman, ölçüm hafif basınç, çok hassas bir burulma dinamometresiydi (burulma dengesi). Bu cihaz Lebedev tarafından oluşturuldu. Hareketli kısmı, kanatları üzerine sabitlenmiş ince bir kvarne ipliği üzerine asılan hafif bir çerçeveydi - 0,01 mm kalınlığa kadar hafif ve siyah diskler. Kanatlar metal folyodan yapılmıştır. Çerçeve, havanın tahliye edildiği bir geminin içinde asılıydı. Kanatlara düşen ışık, ışık ve siyah disklere farklı baskılar uyguladı. Sonuç olarak, süspansiyon ipliğini büken çerçeveye bir tork etki etti. Işık basıncı ipliğin büküm açısından belirlendi.

Kullandığımız formülde.

Einstein'ın ışık kuantum hipotezine göre, ışık foton adı verilen ayrı kısımlarda (kuanta) yayılır, emilir ve yayılır. Foton enerjisi ε0=hv. Kütlesi, kütle ve enerji arasındaki ilişkinin yasasından bulunur (bkz. (m=E/c2)):

Bir foton, her zaman (herhangi bir ortamda!) ışık c hızında hareket eden ve durgun kütlesi sıfıra eşit olan temel bir parçacıktır. Bu nedenle, bir fotonun kütlesi, böyle bir fotonun kütlesinden farklıdır. temel parçacıklar sıfır olmayan bir durgun kütleye sahip olan ve durgun olabilen elektron, proton ve nötron gibi.

Bir fotonun momentumu şu şekilde elde edilir: Genel formül() görelilik teorisinin fotonun kalan kütlesini koyduk:

Fotonların momentumu varsa, bir cisme düşen ışık ona baskı uygulamalıdır. Göre kuantum teorisi Işığın yüzey üzerindeki basıncı, her fotonun yüzeye çarptığında momentumunu ona aktarmasından kaynaklanmaktadır.

Normal olarak bir yüzeye düşen ışığın uyguladığı basınç,

elektron kırınımı - elektronun bir dalganınkine benzer özellikler sergilediği bir dizi madde parçacığı üzerinde elektronların saçılması süreci. Belirli koşullar altında, bir malzemeden bir elektron ışını geçirerek, malzemenin yapısına karşılık gelen bir kırınım desenini sabitlemek mümkündür.

Elektron kırınımı süreci analitik çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. kristal yapılar metaller, alaşımlar, yarı iletken malzemeler .İki yarıkla elektronların kırınımı- ışığın kırınımı sırasındaki bir kırınım modeline benzer şekilde, anormal bir aydınlatma dağılımının bir resminin ekranda veya fotoğraf plakasında görünme süreci.

Bir kırınım modeli, elektron tabancası ile ekran arasına iki yarıklı bir engel yerleştirildiğinde ekranda veya fotoğraf plakasında görünen bir modeldir.

Sadece bir yarığın açık olduğu durumda, plakanın kararması sadece yarığın tam karşısında gözlenir. Her iki yarık da açıkken resim şekilde görüldüğü gibi sağ tarafında görünmektedir.Her elektronun sadece bir yarıktan geçtiği kesin olarak tespit edilmiştir. Ayrıca elektron kırınımının sadece her iki açık yarıkta gözlemlendiğine ve yarıklardan elektron geçişinin frekansından bağımsız olduğuna şüphe yoktur.

Elektron kırınımı, üç fiziksel işlemin sonuçlarının bir kombinasyonudur.

1. Elektronların ekrana kesinlikle yarıkların arkasından girişi ve ekranın buna karşılık gelen kararması.

2. Elektronların yuvalardan geçişi sırasında De Broglie dalgalarının oluşumu.

3. Elektronların geçişinden kaynaklanan De Broglie dalgalarının kırınımı ve ilgili fotoğraf plakasının kararma modelinin görünümü (ayrıntılar sayfadaki elektromanyetik dalgalar - tanımlar, açıklamalar ve özellikler).

Kuantum mekaniği elektronların kırınımını, bir elektronun bir yarıktan geçerken sapma açısındaki belirsizliğin ortaya çıkmasıyla açıkladı. Daha önce burada bir belirsizlik olmadığını gösterdik. Kırınım ve girişim sayfalarında verilen açıklamaları anlarsanız, elektron kırınımı sürecini anlamakta zorluk çekmezsiniz.

Dalgalar de Broglie - herhangi bir hareketli malzeme parçacığıyla ilişkili dalgalar. Herhangi bir hareketli parçacık (örneğin, bir elektron) yalnızca uzayda lokalize hareketli bir nesne olarak değil - bir cisimcik, aynı zamanda bir dalga olarak da davranır ve bu dalganın uzunluğu formül = h / p, burada h = 6.6 ile verilir. .10-34 J.sec bir Planck sabitidir ve p parçacığın momentumudur. Bu dalga, de Broglie dalgası olarak adlandırıldı (1923'te bu tür dalgalar hakkında ilk varsayımda bulunan Fransız teorik fizikçi Louis de Broglie'nin onuruna). Parçacığın kütlesi m ve hızı v ise<< с (с – скорость света), то импульс частицы р = mv и дебройлевская длина волны связаны соотношением = h/mv.

Makroskopik nesnelerin dalga özellikleri, küçük dalga boyları nedeniyle görünmez. Yani 200 g ağırlığında, 3 m/s hızla hareket eden bir cisim için dalga boyu 10-31 cm'dir ki bu gözlemsel olasılıkların çok ötesindedir. Bununla birlikte, mikropartiküller için dalga boyları, gözlem için erişilebilir bölgede bulunur. Örneğin, 100 voltluk bir potansiyel farkla hızlandırılan bir elektron için dalga boyu 10-8 cm'dir ve bu, bir atomun boyutuna tekabül eder.

fotometri benışık ölçümleriyle ilgilenen uygulamalı fizik dalı. Fotometri açısından ışık, insan gözüne maruz kaldığında bir parlaklık hissi üretebilen radyasyondur. Bu his, ~0,38 ila ~0,78 μm arasında dalga boylarına sahip radyasyondan kaynaklanır, en parlak olanı yaklaşık dalga boyuna sahip radyasyondur. 0,555 µm (sarı-yeşil). Gözün farklı dalga boylarına duyarlılığı kişiden kişiye değiştiği için fotometride bir takım kurallar kabul edilmektedir. 1931'de Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (CIE), normal algıya sahip insanlar için bir tür ortalama olarak "standart gözlemci" kavramını tanıttı. Bu CIE standardı, her 0.001 mikronda 0.380 ila 0.780 mikron aralığında dalga boylarına sahip radyasyonun bağıl ışık verimliliği için bir değerler tablosundan başka bir şey değildir. Şek. 1, bu tabloya göre oluşturulmuş bir grafiği gösterir ve güneş spektrumunun renklerine karşılık gelen dalga boylarının aralıklarını gösterir. CIE standardına göre ölçülen parlaklık, fotometrik parlaklık veya basitçe parlaklık olarak adlandırılır.

fotometrik miktarlar - ışık şiddeti, aydınlatma, ışık akısı, parlaklık, geçirgenlik ve yansıma.

Kandela (cd). Candela, bir ışık şiddeti birimidir; SI sisteminin temel birimi. Bir kandela, kesin olarak ayarlanmış parametrelere sahip bir kaynağın belirli bir yönündeki ışığın yoğunluğuna eşittir.

geçirgenlik. Geçirgenlik, bir madde tabakasından çıkan radyasyon akısının, üzerine gelen radyasyon akısına oranıdır.

lüks (lüks). Lux - SI'de - bir aydınlatma birimi; 1 m2'lik bir yüzeye eşit olarak dağılmış 1 lm'lik bir ışık akısı tarafından oluşturulan aydınlatma.

Lümen (lm). Lümen - SI cinsinden - ışık akısı ölçüm birimi. Bir lümen, 1 cd'lik bir katı açıda 1 cd nokta ışık kaynağı tarafından yayılan ışık akısına eşittir.

Aydınlatma. Aydınlatma - birim yüzeyde meydana gelen ışık akısı miktarı. Aydınlatma lüks olarak ölçülür.

Parlaklık - birim yüzey tarafından yayılan ışık akısı miktarı. Parlaklık birimleri lüks ve ph'dır.

Işık akısı - birim zamanda belirli bir yüzeyden geçen toplam ışık miktarı. Işık akısı birimi lümendir.

Işık şiddeti - birim katı açı (steradian) başına ışık akısının yoğunluğu.

fotoelektrik etki - bir maddenin e-mag kuantumunu emdiği zaman elektronların emisyonu. radyasyon (fotonlar). F., G. Hertz (1887) tarafından keşfedilmiştir. Keşif ve araştırma F. deneyde önemli bir rol oynadı. kuantum teorisinin doğrulanması. Sadece enerjinin kuantizasyonu hipotezi temelinde el.-mag. Işığın emisyon ve absorpsiyon süreçlerinde kendini gösteren alan, A. Einstein (1905) ana açıklamayı başardı. yasalar F.: bağımsızlık maks. kinetik fotoelektronların ışığın yoğunluğu üzerindeki enerjisi, co frekansına doğrusal bir bağımlılık ve sınırlayıcı (min.) bir frekans w0 (eşik enerjisi) F'nin varlığı.

Serbest bir elektron bir fotonu ememez, çünkü bu durumda enerjinin ve momentumun korunumu yasaları p aynı anda gözlemlenemez. Bu zaten optik için olduğu gerçeğinden görülebilir. bir serbest elektronun durumundan p1 durumuna geçişi, p2 3. cismin yokluğunda (yoğun ortam, atom veya saçılan foton) enerji ve momentumun korunumu yasaları, p2-p1=/c için bağdaşmaz herhangi bir elektron hızı u =F. Yerleşik terminolojiye göre, kondenserde F. ortam denir. fotoelektron emisyonu ve bir elektronun bir atom veya moleküldeki bağlı hallerden birinden sürekli spektruma geçişine denir. fotoiyonizasyon.

Fotoelektrik etki yasaları. ifadeler 1. yasa fotoelektrik etki: 1 s'de bir metalin yüzeyinden ışığın çıkardığı elektronların sayısı, ışığın yoğunluğu ile doğru orantılıdır.

Göre 2. yasa fotoelektrik etki, ışık tarafından fırlatılan elektronların maksimum kinetik enerjisi, ışığın frekansı ile doğrusal olarak artar ve yoğunluğuna bağlı değildir.

3. yasa fotoelektrik etki: her madde için fotoelektrik etkinin kırmızı bir sınırı vardır, yani fotoelektrik etkinin hala mümkün olduğu minimum ışık frekansı v0 (veya maksimum dalga boyu y0) ve eğer v ise

Birinci yasa, ışığın elektromanyetik teorisi açısından açıklanır: Işık dalgasının yoğunluğu ne kadar büyük olursa, elektronların sayısı o kadar fazla olur ve metalden kaçmak için yeterli enerji aktarılır. Fotoelektrik etkinin diğer yasaları bu teoriyle çelişir.

Bu yasaların teorik açıklaması 1905 yılında Einstein tarafından yapılmıştır. Ona göre, elektromanyetik radyasyon, her biri hv enerjisine sahip (Planck'ın h-sabiti) bireysel kuantaların (fotonlar) bir akışıdır. Fotoelektrik etki ile, gelen elektromanyetik radyasyonun bir kısmı metal yüzeyinden yansır ve bir kısmı metalin yüzey tabakasına nüfuz eder ve orada emilir. Bir fotonu emdikten sonra elektron ondan enerji alır ve iş işlevini yerine getirerek metali terk eder:

Hv=A+mv2 / 2 , burada

mv2, bir elektronun metalden ayrıldığında sahip olabileceği maksimum kinetik enerjidir. Tanımlanabilir:

U 3 - gecikme voltajı.

Einstein Ur-e . 1905'te A. Einstein, fotoelektrik etki olgusunun ve yasalarının, önerdiği fotoelektrik etkinin kuantum teorisi temelinde açıklanabileceğini gösterdi. Einstein'a göre, v frekansına sahip ışık, Planck'ın varsaydığı gibi (bkz. § Rayleigh-Jeans ve Planck formülleri) yayılmakla kalmaz, aynı zamanda uzayda da yayılır ve madde tarafından enerjisi ε0=hv olan ayrı kısımlarda (kuanta) emilir. . Bu nedenle, ışığın yayılması sürekli bir dalga süreci olarak değil, boşlukta lokalize, boşlukta ışık yayılımının c hızında hareket eden ayrık bir ışık kuantası akışı olarak düşünülmelidir. Elektromanyetik radyasyonun kuantumlarına foton denir.

Einstein'a göre, her kuantum sadece bir elektron tarafından emilir. Bu nedenle, çıkarılan fotoelektronların sayısı ışık yoğunluğu ile orantılı olmalıdır (fotoelektrik etkinin I kanunu). Fotoelektrik etkinin eylemsizliği, bir fotonun bir elektronla çarpışmasında enerji aktarımının neredeyse anında gerçekleşmesiyle açıklanır.

Gelen fotonun enerjisi, elektronun metalden yaptığı A işinde ve kinetik enerjinin yayılan fotoelektrona iletilmesinde harcanır. Enerjinin korunumu yasasına göre:

Denklem denir Einstein'ın denklemi dış fotoelektrik etkinin günü.

fotobiyolojik süreçler vücutta ışığa maruz kalmanın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Bitkilerdeki en önemli fotosentez, fotosentez (güneş ışığının enerjisini kullanarak organik moleküllerin sentezi), fototaksis (bakteriler gibi organizmaların ışığa doğru veya ışıktan uzağa hareketi), fototropizmdir (bitki yapraklarının veya gövdelerinin veya gövdelerinin doğru veya ışıktan uzak) ve fotoperiyodizm (aydınlık-karanlığın döngüsel etkileriyle günlük ve yıllık yaşam döngülerinin düzenlenmesi).

İnsanlarda ve hayvanlarda görme, fotoperiyodizm ve diğerleri fotoperiyodizm olarak adlandırılır. UV radyasyonunun etkisi altında, vücutta provitaminlerden D vitamini oluşur. Cilt pigmentasyonu (güneş yanığı), melanin oluşumuna yol açan koruyucu bir F. p.'dir.

lüminesans - belirli bir sıcaklıkta vücudun termal radyasyonundan fazla olan ve ışık dalgalarının periyodunu önemli ölçüde aşan bir süreye sahip radyasyon.

Bu nedenle, lüminesansın meydana gelmesi için, belirli bir cismin sıcaklığına karşılık gelen denge iç enerjisinden farklı bir enerji kaynağı gereklidir.

Tanımdan da anlaşılacağı gibi, lüminesans kavramı, tek tek yayılan atomları veya molekülleri değil, aynı zamanda agregalarını - gövdelerini de ifade eder. Moleküllerin uyarılması ve ışık yayılımının temel eylemleri, termal radyasyon ve lüminesans durumunda aynı olabilir. Fark, yalnızca belirli enerji geçişlerinin nispi sayısından oluşur.

Lüminesansın fiziksel doğası, atomların veya moleküllerin elektronlarının uyarılmış bir durumdan temel duruma ışınımsal geçişlerinden oluşur. Bu durumda, çeşitli faktörler, ilk uyarılmalarının nedeni olarak hizmet edebilir: dış radyasyon, sıcaklık, kimyasal reaksiyonlar, vb.

Delokalize elektronlu maddeler (konjuge sistemler) en güçlü lüminesansa sahiptir . Antrasen, naftalin, proteinler aromatik amino asitler ve bazı prostetik gruplar, birçok bitki pigmenti ve özellikle klorofil ve ayrıca bir dizi ilaç içeren, belirgin bir ışıldama kabiliyetine sahiptir. Zayıf ışıldayan inorganik bileşiklerle ışıldayan kompleksler oluşturabilen organik maddeler, ışıldama analizinde sıklıkla kullanılır.

Vücutların ışıldayan parıltısı genellikle ikiye ayrılır: aşağıdaki türler:

fotolüminesans - ışığın etkisi altında parlama (görünür ve UV aralığı). Sırayla, bölünür

floresan (ömür boyu 10-9-10-6 s);

fosforesans (10-3-10 s);

kemilüminesans - kimyasal reaksiyonların enerjisini kullanan bir parıltı;

katodolüminesans - hızlı elektronlarla (katot ışınları) ışınlamanın neden olduğu;

sonolüminesans - yüksek frekanslı sesin neden olduğu ışıldama;

x-ışını ışıldaması - x-ışınlarının etkisi altında parlama.

radyolüminesans - bir madde y-radyasyonu ile uyarıldığında;

tribolüminesans - fosforları ovuştururken, ezerken veya parçalarken oluşan ışıldama. Tribolüminesansa, oluşturulan elektrikli parçalar arasında meydana gelen elektrik boşalmaları neden olur - boşalma ışığı fosforun fotolüminesansına neden olur.

elektrolüminesans - belirli fosfor türlerinden bir elektrik akımı geçtiğinde meydana gelir.

Şu anda, fotolüminesans en çok çalışılandır.

uyarılma türüne göre ayırt etme: iyonolüminesans, kandolüminesans, katodolüminesans, radyolüminesans, X-ışını ışıldaması, elektrolüminesans, fotolüminesans,

kemilüminesans, tribolüminesans.

Lüminesansın süresine göre floresan (kısa ışıma) ve fosforesans (uzun ışıma) arasında ayrım yapar.

Florimetri (lüminesans analizi) - madde ultraviyole ışınlarına maruz kaldığında meydana gelen floresan yoğunluğu ile bir maddenin konsantrasyonunun belirlenmesi. Uygun koşullar altında eser miktarda bir maddenin varlığı bu şekilde tespit edilebilir. Lüminesans analizi, çıplak gözle gözlemlendiğinde makroanaliz ve mikroskop kullanılarak gözlemlendiğinde mikroanaliz olarak ikiye ayrılır.Florimetri, belirli koşullar altında meydana gelen ışıldama yoğunluğu ile ışıldayan bir maddenin miktarını belirlemek için bir yöntemdir. Lüminesansın yoğunluğu ile maddenin konsantrasyonu arasında belirli bir ilişki olduğu varsayılır. Florimetrik yöntemler, temelde fotometrik yöntemlerden farklı olmamakla ve yalnızca çeşitli optik yöntemleri temsil etmekle birlikte, kendilerine özgü özelliklere sahiptir. Florimetrik tayinlerin başarılı performansı, bir dizi koşula sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektirir. Ayrıca, fotometrik ölçümler ışık kaynaklarının çok sıkı stabilizasyonunu gerektirmiyorsa, cihazlar genellikle bir diferansiyel şemaya göre yapıldığı için, o zaman florometrik ölçümler durumunda, bazı nedenlerden dolayı ışık kaynağının stabilite koşulları büyük önem kazanır. teknik zorluklar genellikle iki yönlü bir düzende bir cihaz (florimetre) oluşturmak imkansızdır. Ek olarak, ışık kaynağının, nesnenin ve ışık alıcısının doğrusal bir şekilde düzenlenmesini gerektiren fotometrik ölçümlerin aksine, florimetrik ölçümler, farklı ışık kaynakları, numune ve ışık alıcı düzenlemelerine sahip cihazların yapımına izin verir. Ve bu da radyasyon yoğunluğunun maddenin konsantrasyonuna bağımlılığını etkiler.

Bouguer - Lambert - Bira kanunu - bir soğurucu ortamda yayılırken paralel monokromatik bir ışık demetinin zayıflamasını belirleyen bir fiziksel yasa.

Kanun aşağıdaki formülle ifade edilir:

I 0 gelen ışının yoğunluğu olduğunda, l ışığın içinden geçtiği madde tabakasının kalınlığıdır, kλ absorpsiyon indeksidir (genellikle yanlış bir şekilde absorpsiyon katsayısı olarak adlandırılır).

Absorpsiyon indeksi, bir maddenin özelliklerini karakterize eder ve absorbe edilen ışığın dalga boyuna (λ) bağlıdır. Bu bağımlılığa maddenin absorpsiyon spektrumu denir.

Yasanın keşfinin tarihi

Bouguer-Lambert-Beer yasası, 1729'da Fransız bilim adamı Pierre Bouguer tarafından deneysel olarak keşfedildi, 1760'ta Alman bilim adamı I. G. Lambert tarafından ayrıntılı olarak incelendi ve C konsantrasyonu ile ilgili olarak, 1852'de Alman bilim adamı A. Beer tarafından deneysel olarak test edildi. .

Çözeltiler tarafından ışığın emilmesi

Emici olmayan çözücülerdeki emici maddelerin çözeltileri için, absorpsiyon indeksi şu şekilde yazılabilir:

Bir emici madde molekülünün λ dalga boyundaki ışıkla etkileşimini karakterize eden bir katsayının olduğu yerde, C çözünmüş bir maddenin konsantrasyonudur.

χλ'nın C'ye bağlı olmadığı ifadesine Beer yasası denir (Baer yasasıyla karıştırılmamalıdır). Bunun anlamı, bir molekülün ışığı emme yeteneğinin, çevredeki diğer moleküllerin durumuna bağlı olmamasıdır. Bununla birlikte, özellikle yüksek C konsantrasyonları durumunda, bu yasadan çok sayıda sapma gözlemlenir.

Optik yoğunluk D, bir madde tabakasının ışık ışınlarına karşı opaklığının bir ölçüsü. Katmana gelen F0 radyasyon akısının, bu katmandan geçen, absorpsiyon ve saçılma sonucu zayıflayan F akısına oranının ondalık logaritmasına eşittir: D = lg (F0/F), aksi halde, optik yoğunluk, madde katmanının katsayısına geçirgenliğin tersinin logaritmasıdır: D = lg(1/t). Optik yoğunluk, özellikle hem siyah beyaz hem de renkli fotoğrafçılıkta gelişmiş fotoğraf katmanlarının nicel değerlendirmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır; burada ölçme yöntemleri ayrı bir disiplin olan dansitometrinin içeriğini oluşturmaktadır. Optik yoğunluk, ilk akışı karakterize eden n (dalga boyları l) frekans setine bağlıdır; tek bir n'nin sınırlayıcı durumu için değerine monokromatik Optik yoğunluk denir

Yönlü ışık geçirgenliği (t) numuneden normal olarak geçen ışık akısının değerinin (Фt) numuneye normal olarak gelen ışık akısının değerine oranıdır (Ф0), iletilen gücün gelen radyasyonun gücüne oranıdır. verilen spektral bileşim, polarizasyon ve geometrik dağılım koşulları için. Bir malzemenin yüzeyinden sızan ışık miktarı şu şekilde belirlenir: geçirgenlik, ve malzemede tamamen çözünen miktar - absorpsiyon katsayısı. Bu üç katsayının nicel parametreleri - yansıma, iletim ve soğurma - farklı özelliklerde farklılık gösterebilir, ancak kesinlikle tüm durumlarda tüm katsayıların toplamının bire eşit olduğunu not ediyoruz. Gerçekte, üç katsayıdan birinin bire eşit olduğu tek bir eleman yoktur. En büyük dağınık yansıtma, yeni yağan karın, kimyasal olarak kesinlikle steril baryum sülfatın ve magnezyum oksitin karakteristiğidir. En iyi ayna yansıması, herhangi bir kirlilik içermeyen cilalı gümüşte ve profesyonelce cilalanmış alüminyumdadır.

Penetrasyon katsayısının gücü, malzemenin herhangi bir genişliği için (genellikle 1 cm için) çeşitli referans kitaplarında yazılmıştır. En şeffaf elementler arasında özellikle saf kuvars ve birkaç tip polimetil metakrilat (diğer bir deyişle organik cam) bulunur. Bunlar, "kesinlikle kara cisim" olarak adlandırılan, malzemede 1 ile ölçülen bir çözünme katsayısına sahip teorik (gerçekte yer almayan!) bir madde ile karakterize edilirler. Yansıma ile birlikte, ışık geçirgenliği (organik veya silikat camlar, polikarbonat, kuvars, polistiren vb. için), dağınık veya dağılmış (örneğin, sütlü cam için), yönlü olarak dağılmış (buzlu camlar için) tarafından oluşturulur. ve karışık.

kolorimetri

bu, çözeltilerdeki maddelerin içeriğinin nicel olarak belirlenmesine yönelik yöntemlerden birinin adıdır; K. yöntemleri, renkli çözeltiler veren veya herhangi bir reaksiyon yardımıyla çözelti içinde renkli bir bileşiğe dönüştürülebilen tüm bu maddelerin kantitatif tayinine uygulanabilir. Kolorimetrik yöntemler, iletilen ışıkta görüntülenen test çözeltisinin renk yoğunluğunun, bu renklendirici maddenin belirli bir miktarını içeren normal bir çözeltinin rengiyle veya alınan bazı ampirik olarak seçilmiş renkli merkezin rengiyle fotometrik karşılaştırmasına dayanır. norm olarak. K. aşağıdaki hükümlere dayanmaktadır: 1) renksiz bir çözücü içindeki renkli bir madde çözeltisinin ışık emme gücü, sıvı katmanın konsantrasyonu ve kalınlığı ile orantılı olarak artar, bu nedenle: 2) iki çözelti hazırlarsanız Aynı renksiz çözücü içinde aynı renklendirici maddenin farklı konsantrasyonları ve bu katmanlardan öyle bir kalınlıkta bulunurlar ki, iletilen ışıkta bakıldığında bir ışık ve renk yoğunluğu verirler, o zaman bu katmanların kalınlığı içeriğiyle ters orantılıdır. içlerindeki renklendirici madde. Herhangi bir fotometrik karşılaştırma, iki aydınlatmanın eşitliğinin meydana geldiği koşulları belirlemeye indirgenir ve bu nedenle K.'de, normal bir sıvı tabakasından geçen ışığı ve incelenen sıvının bir tabakasından geçen ışığı göz önünde bulundurarak, iletilen ışığın gücünde eşitlik elde edene kadar bu katmanları değiştiririz

Fotoelektrik kolorimetrenin cihazı ve çalışma prensibi optik yoğunlukları veya ışık iletim katsayıları ile renkli çözeltilerdeki bir maddenin konsantrasyonunu belirlemek için tasarlanmıştır.

KFK-2'de ışık kaynağı olarak akkor lamba (1) kullanılmaktadır. Akkor lambadan gelen ışık akısı diyafram (2), ışığı 10 kat artıran mercek (3) ve ışık filtresinden (4) geçer KFK-2'de bir dizi ışık filtresi bulunur. Belirli bir renk filtresinin kullanılması, belirli bir dalga boyundaki ışınların, emilimi incelenen maddenin özelliği olan çözeltiden geçmesine izin verir. Tipik olarak, filtrenin etkin dalga boyu ve rengi, kullanılan yöntemde belirtilir. Bir ışık filtresinden ve bir solüsyonlu (5) küvetten geçen ışık akısı, bir ışık alıcısına (6, 7) düşer - bir F-26 fotosel (315-540 nm spektral bölgesinde) veya bir fotodiyot ( 590-980 nm spektral bölgesinde). Fotodedektörlerde ışık enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür ve miktarındaki değişim bir mikroammetre ile yansıtılır (9). Mikroampermetrenin okumaları, test çözeltisinden geçen ışık akısının gücü ile orantılıdır.

radyasyon biyofiziği

morötesi radyasyon e(ultraviyole, UV, UV) - görünür radyasyonun mor ucu ile X-ışını radyasyonu arasındaki aralığı kaplayan elektromanyetik radyasyon (380 - 10 nm, 7.9 × 1014 - 3 × 1016 Hz). Aralık şartlı olarak yakın (380-200 nm) ve uzak veya vakum (200-10 nm) ultraviyole olarak ayrılmıştır, ikincisi, atmosfer tarafından yoğun bir şekilde emildiği ve sadece vakum cihazları tarafından incelendiği için böyle adlandırılmıştır. Ritter dahil birçok bilim adamı, ışığın üç ayrı bileşenden oluştuğu konusunda hemfikirdir: oksitleyici veya termal (kızılötesi) bileşen, aydınlatıcı bileşen (görünür ışık) ve indirgeyici (ultraviyole) bileşen. O zamanlar ultraviyole radyasyona "aktinik radyasyon" da deniyordu. Dünyadaki ana ultraviyole radyasyon kaynağı Güneş'tir.

Ultraviyole radyasyon türleri

İsim Dalga boyu, nm Foton başına enerji miktarı Yakın NUV 400 nm - 300 nm 3.10 - 4.13 eV

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

Uzak FUV 200 nm - 122 nm 6.20 - 10.2 eV

Aşırı EUV, XUV 121 nm - 10 nm 10.2 - 124 eV

Vakum VUV 200 nm - 10 nm 6.20 - 124 eV

Ultraviyole A, uzun dalga, UVA

400 nm - 315 nm 3.10 - 3.94 eV

Siyah ışık

Ultraviyole B (orta aralık) UVB

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

Ultraviyole C, kısa dalga, UVC

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

Biyolog. eylem F. Sempatik-adrenal sistemin tonunu arttırır, savunma mekanizmalarını harekete geçirir, spesifik olmayan bağışıklık seviyesini arttırır ve ayrıca bir dizi hormonun salgılanmasını arttırır. UV radyasyonunun (UVR) etkisi altında, damar genişletici etkiye sahip histamin ve benzeri maddeler oluşur, cilt damarlarının geçirgenliğini arttırır. Vücutta karbonhidrat ve protein metabolizmasındaki değişiklikler. Optik radyasyonun etkisi pulmoner ventilasyonu değiştirir - solunumun sıklığı ve ritmi; gaz değişimini, oksijen tüketimini arttırır, endokrin sistemin aktivitesini aktive eder. UV radyasyonunun vücutta kas-iskelet sistemini güçlendiren ve anti-raşit etkisi olan D vitamini oluşumundaki rolü özellikle önemlidir. Uzun süreli UVR eksikliğinin insan vücudu üzerinde "hafif açlık" olarak adlandırılan olumsuz etkileri olabileceğine özellikle dikkat edilmelidir. Bu hastalığın en yaygın tezahürü, mineral metabolizmasının ihlali, bağışıklığın azalması, yorgunluk vb.

Ultraviyole radyasyonun cilt üzerindeki etkisi, cildin doğal koruyucu kabiliyetini aşan (bronzlaşma) yanıklara yol açar.Uzun süreli ultraviyole radyasyona maruz kalmak, melanomun, çeşitli cilt kanseri türlerinin gelişimine katkıda bulunur, yaşlanmayı hızlandırır ve cildin görünümünü hızlandırır. kırışıklıklar.

Ultraviyole radyasyon insan gözüyle algılanamaz, ancak yoğun maruziyette tipik bir radyasyon hasarına (retina yanığı) neden olur.

Röntgen. Radyasyon . röntgen- ultraviyole elektromanyetik dalgalardan daha kısa dalga boyuna sahip bir tür elektromanyetik radyasyon. X ışınlarının dalga boyu 70 nm ila 10-5 nm arasında değişir. X-ışınlarının dalga boyu ne kadar kısa olursa, fotonlarının enerjisi o kadar büyük ve nüfuz etme gücü o kadar büyük olur. Nispeten uzun dalga boyuna (10 nm'den fazla) sahip X ışınlarına yumuşak denir. Dalga boyu 1 - 10nm, sert X-ışınlarını karakterize eder. Büyük nüfuz gücüne sahiptirler.

X-ışınları, hızlı elektronlar veya katot ışınları, düşük basınçlı bir deşarj tüpünün duvarları veya anodu ile çarpıştığında üretilir. Modern bir X-ışını tüpü, içinde bir katot ve bir anot bulunan boşaltılmış bir cam kaptır. Katot ve anot (antikatot) arasındaki potansiyel fark birkaç yüz kilovolta ulaşır. Katot, bir elektrik akımı ile ısıtılan bir tungsten filamandır. Bu, termiyonik emisyonun bir sonucu olarak katot tarafından elektron emisyonuna yol açar. Elektronlar, bir x-ışını tüpündeki bir elektrik alanı tarafından hızlandırılır. Tüpte çok az sayıda gaz molekülü bulunduğundan, elektronlar anoda giderken pratik olarak enerjilerini kaybetmezler. Anoda çok yüksek bir hızda ulaşırlar.

X-ışınları her zaman yüksek hızlı elektronlar anot malzemesi tarafından geciktirildiğinde üretilir. Elektron enerjisinin çoğu ısı olarak dağılır. Bu nedenle, anot yapay olarak soğutulmalıdır. X-ışını tüpündeki anot, tungsten gibi yüksek erime noktasına sahip bir metalden yapılmalıdır.

Isı şeklinde dağılmayan enerjinin bir kısmı elektromanyetik dalga enerjisine (X-ışınları) dönüştürülür. Bu nedenle, X-ışınları, anot malzemesinin elektron bombardımanının sonucudur. İki tür X-ışını vardır: bremsstrahlung ve karakteristik.

röntgen tüpü, x-ışınları kaynağı olarak hizmet eden bir elektrovakum cihazı. Bu tür radyasyon, katot tarafından yayılan elektronlar yavaşlayıp anoda (antikatot) çarptığında meydana gelir; bu durumda, anot ve katot arasındaki boşlukta güçlü bir elektrik alanı tarafından hızlandırılan elektronların enerjisi kısmen X-ışını enerjisine dönüştürülür. Radyasyon R.t. anot maddesinin karakteristik radyasyonu üzerinde bremsstrahlung X-ışınlarının bir süperpozisyonudur (bkz. X-ışınları). R. t. ayırt eder: bir elektron akışı elde etme yöntemine göre - termiyonik (ısıtılmış) bir katot, bir alan emisyonlu (sivri) katot, pozitif iyonlarla bombardıman edilmiş bir katot ve bir radyoaktif (b) elektron kaynağı ile ; vakumlama yöntemine göre - sızdırmaz, katlanabilir; radyasyon süresine göre - sürekli hareket, darbeli; anot soğutma tipine göre - su, yağ, hava, radyasyon soğutması ile; odak boyutuna göre (anottaki radyasyon alanı) - makro odak, keskin odak ve mikro odak; şekline göre - halka, yuvarlak, çizgili; anotta elektronları odaklama yöntemine göre - elektrostatik, manyetik, elektromanyetik odaklama ile.

Elektromanyetik radyasyonun parçacık teorisinin ana varsayımı aşağıdaki gibidir:: uh Elektromanyetik radyasyon (ve özellikle ışık) - bu bir akış saat tik ,aranan fotonlar . Fotonlar, vakumda eşit bir hızda yayılır. etkileşim yayılımının sınırlayıcı hızı , İle birlikte= 3 10 8 m/s, kütle ve dinlenme enerjisi herhangi bir foton sıfır , foton enerjisi E formül ile elektromanyetik radyasyonun frekansı ν ve dalga boyu λ ile ilgilidir

Formül (2.7.1) bağlantılarına dikkat edin korpüsküler elektromanyetik radyasyonun özelliği, foton enerjisi, s dalgaözellikler - frekans ve dalga boyu. Parçacık ve dalga teorileri arasında bir köprüdür. Bu köprünün varlığı, hem foton hem de elektromanyetik dalga - bu sadece aynı gerçek yaşam nesnesinin iki modeli –Elektromanyetik radyasyon .

Herhangi bir hareketli parçacık ( cisimcik) momentuma sahiptir ve görelilik teorisine göre parçacık enerjisi E ve momentumu p formülle bağlantılı

(2.7.2)

nerede – parçacığın kalan enerjisi. Bir fotonun durgun enerjisi sıfıra eşit olduğundan, (2.7.2) ve (2.7.1)'den iki çok önemli formül izlenir:

Şimdi hafif basınç olgusuna dönelim.

Işığın basıncı Rus bilim adamı P.N. 1901 yılında Lebedev. Deneylerinde, ışığın basıncının ışığın yoğunluğuna ve cismin yansıtıcılığına bağlı olduğunu buldu. Deneylerde, içi boşaltılmış bir şişeye yerleştirilmiş siyah ve ayna yaprakları olan bir eğirici kullanıldı (Şekil 2.10).

Pirinç. 2.10

Işık basıncının değerini hesaplayalım.

Bir vücut bölgesinde Sışık akısı enerji ile düşer, burada N – kuantum sayısı (Şekil 2.11).

Pirinç. 2.11

KN kuanta yüzeyden yansıtılacaktır; (bir - K)N- emilebilir (Şekil 2.10), K- Yansıma katsayısı.

Aşağıda sorunların koşulları ve taranan çözümler bulunmaktadır. Bu konuyla ilgili bir problem çözmeniz gerekiyorsa, burada benzer bir durumu bulabilir ve benzetme yaparak kendi probleminizi çözebilirsiniz. Çok sayıda resim nedeniyle sayfanın yüklenmesi biraz zaman alabilir. Fizikte problem çözme veya çevrimiçi yardıma ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçin, size yardımcı olmaktan memnuniyet duyarız.

Fiziksel fenomen - ışığın yüzey üzerindeki basıncı - ışığın cisimcik ve dalga teorileri olmak üzere iki açıdan ele alınabilir. Işığın korpüsküler (kuantum) teorisine göre, bir foton bir parçacıktır ve bir foton bir yüzeye çarptığında tamamen veya kısmen yüzeye aktarılan bir dürtüye sahiptir. Dalga teorisine göre ışık, bir malzemeden geçerken yüklü parçacıklar üzerinde etkisi olan elektromanyetik bir dalgadır (Lorentz kuvveti), bu teoride ışığın basıncını açıklar.

620 nm dalga boyuna sahip ışık normalde kararmış bir yüzeye gelir ve 0.1 µPa basınç uygular. Alanı 5 cm2 olan bir yüzeye 10 s'de kaç foton düşer?

Işık normal olarak bir ayna yüzeyine düşer ve üzerine 40 μPa basınç uygular. Yüzeyin enerji aydınlatması nedir?

600 nm dalga boyuna sahip ışık normal olarak bir ayna yüzeyine gelir ve 4 µPa basınç uygular. 10 saniyede 1 mm2'lik bir yüzeye kaç foton çarpar?

590 nm dalga boyuna sahip ışık bir ayna yüzeyine 60 derecelik bir açıyla gelir. Işık akısı yoğunluğu 1 kW/m2'dir. Yüzeydeki ışığın basıncını belirleyin.

Kaynak, yüzeyden 10 cm uzaklıkta bulunur. Yüzeydeki ışık basıncı 1 MPa'dır. Kaynağın gücünü bulun.

0,8 W gücünde bir ışık akısı normalde 6 cm2 alana sahip bir ayna yüzeyine düşer. Hafif basıncın basıncını ve kuvvetini bulun.

Normal olarak bir ayna yüzeyine 0,9 W'lık bir ışık akısı düşer. Bu yüzeydeki hafif basıncın kuvvetini bulun.

Işık normal olarak 0.8'lik bir yansıma ile bir yüzey üzerine gelir. Bu yüzeye uygulanan ışık basıncı 5.4 µPa'dır. 1 m2 alana sahip bir yüzeye 1 sn'de gelen fotonların getireceği enerji nedir?

Bir akkor lambanın ampulünün kararmış yüzeyine içeriden uygulanan ışığın basıncını bulunuz. Şişeyi 10 cm yarıçaplı bir küre olarak düşünün ve lamba spiralini 1 kW gücünde bir nokta ışık kaynağı olarak alın.

120 W/m2 gücünde bir ışık akısı normal olarak yüzeye düşer ve 0,5 µPa basınç uygular. Yüzeyin yansıma katsayısını bulunuz.

Işık normal olarak 5 cm2 alana sahip mükemmel yansıtıcı bir yüzeye gelir.3 dakikalık bir sürede gelen ışığın enerjisi 9 J'dir.Işığın basıncını bulun.

Işık alanı 4,5 cm2 olan bir ayna yüzeyine gelir. Yüzeyin enerji aydınlatması 20 W/cm2'dir. Yüzey fotonları 5 s'de hangi itici gücü verecek?

Işık normal olarak kararmış bir yüzeye düşer ve 10 dakika içinde 20 J'lik bir enerji getirir. Yüzey alanı 3 cm2'dir. Yüzeyin enerji aydınlatmasını ve ışık basıncını bulun.

0.1 W/cm2'lik bir akı gücüne sahip ışık, 30 derecelik bir geliş açısıyla bir ayna yüzeyine düşer. Yüzeydeki ışığın basıncını belirleyin.