Презеентація "Тиск світла"

Розробила викладач фізики ДНЗ ДТр. ЕККрісан Е. А. Тиск світла Досліди Лебедєва

З електромагнітної теорії світла Максвелла випливає, що електромагнітній хвилі крім енергії властивий ще й імпульс. Тому світлові хвилі, що падають на будь-яке тіло, передаючи йому свій імпульс, мають чинити на нього тиск. У разі повного поглинання світла тілом світлові хвилі просто віддають йому свій імпульс. При повному відбиванні світла від тіла, як у випадку пружного удару кулі, світлові хвилі надають тілу подвійного імпульсу. Світлови́й тиск — тиск, який світло чинить на тіло, в якому поглинається, або від якого відбивається.

Теоретично існування світлового тиску передбачив Максвелл в 1871 році, а експериментально дослідив П. М. Лебедєв у 1900.

Досліди Лебедєва. Експериментально існування світлового тиску вперше встановив 1900 р. російський фізик П. М. Лебедев (1866—1912). Досліди П. М. Лебедева повністю підтвердили формулу. Для вимірювання світлового тиску він спрямував інтенсивний світловий потік на легкі металеві пластинки, підвішені на тонкій нитці в балоні, з якого було викачано повітря. Цей ефект пропорційний товщині пластинки і для товстих пластинок значно більший за світловий тиск. П. М. Лебедев, застосовуючи пластинки різної товщини, виключив радіометричний ефект і дістав надійні результати.

Відкриття світлового тиску доводило, що світловий потік має не тільки енергію, а й масу і, отже, становить нерозривну єдність матерії і руху. П. М. Лебедев уперше експериментально встановив тиск світла і показав, що він незначний. Нині за допомогою оптичних квантових генераторів можна дістати практично досить великі світлові тиски. Наприклад, вихідна потужність квантового генератора на рожевому рубіні за час короткого спалаху досягає 10 000 Вт у пучку з поперечним перерізом, меншим ніж 1 см2. Хоча спалах випромінювання і короткий, його потужність у тисячу разів більша за ту, яку можна дістати фокусуванням сонячного світла. Досліди Лебедєва

Прояви тиску світла. Тиск сонячного світла є однією з причин утворення кометних хвостів. Під дією сили тяжіння речовина зірки намагається стиснутися. Цьому стисканню протистоїть тиск світла. Тому зірка має кулясту форму.

Умови протікання явища. Тиск світла можна спостерігати на поверхнях, що відбивають, або поглинають світло. Тиск світла дуже малий, тому для його реєстрації потрібно мати потужне джерело світла. Сонячний парус

Формула тиску світла. Нехай пучок фотонів кількістю N з частою ν падають на дзеркальну поверхню тіла площею S протягом проміжку часу Δt і відбивається. Знайти тиск, що спричиняє даний пучок світла на дзеркальну поверхню. Дано: S N νΔtp - ?

Ми отримали формулу тиску, що спричиняє один фотон на дзеркальну поверхню, якщо таких фотонів за час Δt падає N, формула тиску світла набуває вигляду: Формула тиску світла

Формула тиску світла на будь-яку поверхнюρ - коефіцієнт відбивання світла від поверхні на яку вона падає. Для дзеркальної поверхні ρ = 1 Для абсолютно чорного тілаρ = 0

Хімічна дія світла. Хімічна дія світла проявляється в тому, що існує цілий ряд хімічних перетворень, що відбуваються тільки під дією світла. Хімічні реакції, що протікають під дією світла, називають фотохімічними. Фотохімічна реакція – розривання електронних зв’язків у молекулі речовини під час поглинання нею фотона, тобто поділ її на атоми під дією світла.

Хімічна дія світла. До фотохімічних реакцій відносяться: фотосинтез вуглеводів в рослинах, розпад бромистого срібла на світлочутливому шарі фотопластини, взаємодія хлору з воднем на світлу з утворенням HCl і багато що інше. Вицвітання тканин на сонце і утворення загару ( потемніння шкіри людини під впливом ультрафіолетових променів) – це теж приклади хімічної дії світла.

Хімічна дія світлаҐрунтуючись на квантовій гіпотезі світла, А. Ейнштейн сформулював два фотохімічні закони: Поглинутий речовиною фотон може викликати перетворення лише однієї молекули;Фотохімічна реакція відбувається за умови, що енергія фотона достатня для розриву молекулярних зв'язків, тобто не менша за енергію дисоціації.

Фотосинтез Фотосинтез - процес перетворення вуглекислого газу і води на вуглеводи і кисень під дією енергії сонячного світла. Утворюються вуглеводи, які використовуються в якості їжі, а кисень надходить в атмосферу.

Загальне рівняння фотосинтезу6 CO2 + 6 H2 O = C6 H12 O6 + 6 O2

Фотосинтез. Фотохімічні реакції відбуваються на світловій фазі фотосинтезу. Під впливом енергії сонячного світла молекула хлорофілу порушується, в результаті чого один з її електронів переходить на більш високий енергетичний рівень. Цей електрон, проходячи по ланцюгу переносників (білків мембрани хлоропласта), віддає надлишкову енергію на окислювально-відновні реакції.

Фотосинтез. Також на світловій фазі відбувається фотоліз (розклад під дією сонця) води.2 Н2 О→4𝐻++4𝑒−𝑂2 

Значення фотосинтезу. Процес фотосинтезу є основою харчування всіх живих істот, а також постачає людство паливом, волокнами і незліченними корисними хімічними сполуками. З діоксиду вуглецю і води, зв'язаних з повітря в ході фотосинтезу, утворюється близько 90-95% сухої ваги врожаю. Людина використовує близько 7% продуктів фотосинтезу в їжу, як корм для тварин і у вигляді палива та будівельних матеріалів.

Фотографія. Хімічна дія світла лежить в основі фотографії. Слово “фотографія” походить від грецького “фото” – світло, “графо” – малюю, пишу. Фотографія – малювання світлом, світлопис – була відкрита не відразу і не однією людиною. У цей винахід вкладена праця учених багатьох поколінь різних країн світу. Люди давно прагнули знайти спосіб отримання зображень, який не вимагав би довгої і утомливої праці художника. Деякі передумови для цього існували вже у віддалені часи.

Фотографія. Фотографічний процес – це фотохімічний процес. Зерна галогенідів срібло, що складається з впорядковано розташованих атомів срібла і галогену (напр., хлору), при експозиції на світлу руйнуються під дією декількох фотонів. Падаючий фотон розриває зв'язок між атомами срібла і хлору в молекулі, і в результаті звільнений атом срібла з'єднується з іншими атомами срібла на поверхні зерна. Крихітна плямочка срібла, що утворилася, є носієм інформації про те, що світло експонувало цю частину плівки. Зображення не буде видимим, навіть якщо його розглядати на світлові.

Питання для самоконтролю1. Що таке світловий тиск?2. Хто теоретично передбачив існування світлового тиску і хто експериментально дослідив?3. Формула тиску світла4. Що таке фотохімічна реакція?5. Фотохімічні закони і хто їх сформулював?6. Що таке фотосинтез?7. Загальне рівняння фотосинтезу8. Значення фотосинтезу