Фотосинтез

· Процес утворення під дією світла органічних речовин із неорганічних на основі Карбони дістав назву фотосинтезу.

Вуглекислий газ із повітря потрапляє в зелені листки рослин. Тут під дією світла вуглекислий газ вступає в хімічну реакцію з водою. У результаті складних процесів у рослині утворюються органічні речовини. При цьому виділяється молекулярний кисень О₂. Початковий і кінце­вий етапи цього процесу записуються в такий спосіб: ,..

Для глюкози, наприклад, n = 6. Зірочка при СО₂ означає, що молекула вуглекислого газу, поглинувши фотон, перетворилася на активовану молекулу.

16. Фотографія

Процес одержання фотознімка складається з чотирьох операцій: фотозйомки, проявлення фотоплівки, її закріплення (фіксуван­ня) та фотодруку.

· Фотозйомка — одержання дійсного зображення об'єкта у світлочут­ливому шарі (емульсії) фотоплівки.

Фотоемульсія: желатин і дрібні зерна АrВr. Квант енергії відриває електрони від деяких іонів Брому, що захоплюються іонами Арґентуму. У зернах АrВr утворюються нейтральні атоми, кількість яких пропорційна освітленості плівки. Ці атоми створю­ють приховане зображення об'єкта зйомки.

Проявлення фотоплівки полягає ось у чому: проявник (гідрохінон або метоп) відновлює бромисте срібло до вільного металевого срібла.

У процесі закріплення в розчині натрій тіосульфату Na₂S₂O₃. відбувається видалення з фотошару всіх світлочутливих зерен солей Арґентуму, що не встигли розкластися. Закріплення завершується промиванням плівки у воді.

Фотодрук — перенесення зображення з фотоплівки на світлочутливий фотопапір. Негативне зображення з фотоплівки проектується на фотопа­пір, де утворюється приховане позитивне зображення. Потім цей фотопапір із зображенням проявляють, фіксують, промивають, сушать і одержу­ють фотографію об'єкта.

17. Спонтанне і індуковане випромінювання атомами і молекулами.

Атоми, молекули, іони являють собою квантові системи, в яких електрони перебувають на різних енергетичних рівнях. У відповідність до принципу мінімуму енергії електрони розміщуються, починаючи від ближнього до ядра енергетичного рівня (К-рівень). Такий рівень є нижнім енергетичним рівнем, а потім заповнюють інші рівні, більш далекі від ядра (вищі енергетичні рівні).

Основне енергетичне стан атома - це стан, при якому, електрони розташовані навколо ядра у відповідність до принципу мінімуму енергії. У такому стані атоми можуть знаходитися тривалий час, тому в речовині більшість атомів знаходиться саме в основному стані (розподіл Больцмана).

Проте можливий стрибкоподібний перехід з одного рівня на інший і атом переходить у збуджений стан. Для такого переходу атому необхідно повідомити енергію, рівну різниці енергій електронів на двох рівнях: E = E2 - E1. Час перебування в збудженому стані дуже короткий -10-8 c Перехід атомів із збудженого стану в основний супроводжується випромінюванням фотона енергії (в ідеальному випадку hν = E2 - E1).

Перехід атома зі збудженого стану може носити мимовільний (спонтанний) і індукований характер. Випромінювання, яке при цьому виникає, відповідно називається спонтанним і індукованим. При мимовільному переході атома зі збудженого стану в основний процес носить випадковий характер, тобто випадкові і час переходу і напрям випромінювання фотона. Прикладом спонтанного випромінювання може служити люмінесценція.

18. Люмінесценція.

Люмінесценція - спонтанне випромінювання тіла, надмірне при даній температурі тіла над тепловим випромінюванням, тривалість якого значно перевищує період світлових хвиль. Період світлових хвиль становить 10-15, а тривалість люмінесценції як мінімум - 10-10 c.

Речовини, які можуть люминесцировать, називаються люмінофорами. Для цього необхідно за допомогою будь-якої енергії перевести їх атоми в збуджений стан. А потім вони деякий час світяться.

Залежно від способів збудження люмінесценції існують: фотолюмінесценція, Рентгенолюмінесценція, радіолюмінесценція, катодолюмінесценція, електролюмінесценція, хемілюмінесценція, тріболюмінесценціей.

За тривалістю світіння: флуоресценція (10-8) і фосфоресценція (10-3 і більше).

Вперше люмінесценцію кількісно описав Стокс: довжина хвилі люмінесцентного випромінювання завжди більше, ніж довжина хвилі світла, який викликав люмінесценцію. Спектр люмінесценції зміщений відносно спектру викликав його світла в бік більших довжин хвиль.

Пояснити закон Стокса можна на основі квантової теорії: енергія кванта, що викликав збудження, при поглинанні його речовиною, частково переходить в інші енергії hν₀ = hν + ΔE. Тому hν <hν₀, а λ> λ0.

Іноді виникає антістоксовская люмінесценція, при якій λ <λ0. Це відбувається якщо зовнішній квант поглинається вже збудженої молекулою..

Основною енергетичної характеристикою люмінесценції є її енергетичний вихід η - відношення енергії, яка випромінюється люмінофором, до енергії, яку люмінофор поглинає: η = E/E₀.

Відповідно до закону Вавилова енергетичний вихід люмінесценції спочатку зростає пропорційно зростанню довжини хвилі збуджуючого світла, а потім різко падає:

Це пояснюється так: η = E/E₀ = hv / (hv₀) = λ/λ₀. Тобто енергетичний вихід пропорційний довжині хвилі збуджуючого світла. Різкий спад енергетичного виходу до нуля пояснюється дуже маленькою енергією фотонів при великих довжинах хвиль.

Застосування люмінесценції. Існує два напрямки застосування люмінесценції:

1. люмінесцентний аналіз - метод визначення різних речовин по характерному для них світіння. Дозволяє виявити речовини масою 10-10 р.

Існує люмінесцентний макроаналіз (дозволяє виявляти різні речовини в макрооб'єктив) і мікроаналіз (використовують люмінесцентний мікроскоп. У такому мікроскопі є 2 світлофільтру, перший - виділяє від джерела світла тільки синьо-фіолетовий або УФ світло, які змушують досліджувані об'єкти світитися, а другий - перед об'єктивом, пропускає тільки люмінесцентне свічення, яке і бачить дослідник).

2. Створення освітлювальної та реєструючої апаратури (лампи денного світла, екран осцилографа).

Дата добавления: 2014-01-07