Урок-презентація "Люмінесценція. Тиск світла. Хімічна дія світла"

Про матеріал

Пояснити фізичну сутність люмінесценції, показати практичну значущість вивченої теми на прикладах використання люмінофорів у повсякденному житті; пояснити фізичну природу тиску світла з точки зору електромагнітної та квантової теорій, встановити міжпредметні зв’язки з курсом астрономії; пояснити фотохімічні реакції та сутність процесу фотосинтезу.

Перегляд файлу

Тема. Квантова фізика

Тема уроку. Люмінесценція. Тиск світла. Хімічна дія світла. Мета уроку:

навчальна: пояснити фізичну сутність люмінесценції, показати практичну значущість вивченої теми на прикладах використання люмінофорів у повсякденному житті; пояснити фізичну природу тиску світла з точки зору електромагнітної та квантової теорій, встановити міжпредметні зв’язки з курсом астрономії; пояснити фотохімічні реакції та сутність процесу фотосинтезу. розвиваюча: розвивати самостійну пізнавальну діяльність учнів, логічне і абстрактне мислення, навички практичної роботи, фізичну мову, розвивати інтерес до пояснення фізичних явищ. виховна: виховувати свідоме ставлення до навчання, цілеспрямованість, працелюбність, виховувати культуру праці, наполегливість у будь-якій роботі, толерантність, дружелюбність, культуру мовлення.

Тип уроку: комбінований.

Методи проведення уроку: мозковий штурм, бесіда, розповідь.

Міжпредметні зв’язки: математика, хімія (реакції), біологія (фотосинтез), астрономія (комети).

Обладнання: дифракційна решітка, джерело світла, лінійка, штатив, комп’ютер, діапроектор, екран, слайди.

Хід уроку

Слайд 1.

Фізика – цікава річ. Вона цікавить навіть тоді, коли

в ній нічого не розумієш.

М. Аров

І. Організаційний момент.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів:

оголошення теми і мети уроку.

ІІІ. Актуалізація опорних знань та вмінь.

1) Група ділиться на дві команди: «Кванти» і «Фотони». Кожній команді задається по 15 питань, якщо команда не знає відповіді, то інша команда може відповідати. Правильна відповідь оцінюється в 1 бал.

Питання команді «Кванти»:

1. Те, що рухається зі швидкістю 300 тис. км/с. (Світло)

2. Залежність швидкості світла від частоти коливань або довжини хвилі

називається … (дисперсією)

3. Кут падіння дорівнює куту відбивання – це закон … (відбивання світла)

4. Світлові хвилі однакових частот і сталої в часі різниці фаз називаються …

(когерентними)

5. Двері не відчиняє, а в дім потрапляє. (Сонячний промінь)

6. Який тип спектра дає світло від лампи розжарювання, що пропущене через

холодний газ? (Спектр поглинання)

7. Чому погано видно через скло у дощ? (Заломлення і розсіювання світла у краплях води)

8. Явище відхилення від прямолінійного поширення світла називається …

(дифракцією)

9. Промені якого кольору поширюються у вакуумі швидше? (Всі промені у вакуумі мають однакову швидкість)

10. Ти за нею, а вона від тебе, ти від неї – вона за тобою. Що це? (Тінь) 11. Під час виготовлення штучних перламутрових ґудзиків на їх поверхню наноситься дрібне штрихування. Чому після такої обробки ґудзики мають

райдужне забарвлення? (Штрихи відіграють роль дифракційної гратки – дифракція)

12. В сонцезахисних покриттях використовується явище … (поляризації)

13. Якого кольору небо для спостерігача у відкритому космосі? (Чорного) 14. Явище додавання двох хвиль, внаслідок чого спостерігається підсилення або послаблення результуючих коливань … (інтерференція) 15. Які промені заломлюються найбільше? (Фіолетові)

Питання команді «Фотони»:

1. Явище огинання хвилями країв перешкод. (Дифракція)

2. Випускання електронів речовинами під дією світла. (Фотоефект)

3. В якому одязі жаркіше, в темному чи світлому влітку? (В темному, темний колір притягує світло)

4. Чому потовчене на порошок скло непрозоре? (Це скло відбиває промені в

різних напрямах і лише частково пропускає)

5. Що в сундук не заховаєш? (Промінь світла)

6. Який тип спектра дає газовий розряд в рекламній трубці? (Лінійчастий) 7. Від снігу очі мружимо, Весь світ у сизій млі.

В повітрі біле круживо

Від неба до землі. (Відбивання світла)

8. Де швидкість поширення світла більша: у вакуумі чи у воді? (У вакуумі)

9. Світлові хвилі однієї частоти називаються … (монохроматичними)

10. Як пояснити райдужні смуги в гасі на поверхні води? (Внаслідок явища інтерференції)

11. Який тип спектра дає розплавлене залізо? (Суцільний)

12. Хвильове явище, що вивчав Ньютон. (Дисперсія)

13. Ідучи з відкритими очима навпроти Сонця, ніколи не побачиш … (власної тіні)

14. Для просвітлення оптики за допомогою тонких плівок використовується явище … (інтерференції)

15. Для розкладання білого світла в спектр використовується явище …

(дисперсії)

2) Практичне завдання. За допомогою метрової лінійки визначити довжину хвилі світла.

На демонстраційному столі стоїть штатив, до якого прикріплена метрова лінійка, а посередині лінійки – електрична лампочка на 6 – 12 В із вертикально розташованим волоском. Вмикається джерело, лампочка засвічується.

Запитання до учнів:

- Яка довжина хвилі видимого світла?

- Від 0,4 до 0,8 мкм.

- А чи можна метровою лінійкою (точність 0,01 м) виміряти довжину хвилі світла, якщо ці розміри менші за мільйонну частину метра?

- Неможливо!

- Ні, можливо. Візьміть на столі дифракційну решітку. Подивіться крізь неї на лампочку.

- Як красиво!

- Що ви бачите?

- Спектр ліворуч і праворуч.

- А який порядок спектра?

- Перший!

- То з чого почнемо?

- Із формули дифракційної решітки: dsin k, бо звідси можна знайти довжину хвилі _.

- Що для цього потрібно знати?

- Період решітки: d =0,01мм=10^-2·10^-3м=10^-5м, а ще потрібно знати кут, під яким бачимо перший спектр.

- А як це зробити?

- Можна знайти відразу sin_ ^h , де h - відстань від центрального максимуму

до першого максимуму (наприклад, до зеленої частини спектра), а l - відстань від дифракційної решітки до першого максимуму. - Тепер можна розрахувати довжину хвилі зеленого світла. Якщо

dsin^{ -5}м·0,05=0,5·10^-6м=0,5мкм. sin=20см:400см=0,05, то _ =10

- То можна лінійкою «виміряти» довжину хвилі світла?

- Можна!

ІV. Вивчення нового матеріалу.

Тим, хто вчить фізику,

Тим, хто любить фізику,

Тим, хто знає фізику,

Тим, хто ще не знає, що він любить фізику,

Даний урок присвячується.

Усі без винятку тіла, температура яких не дорівнює абсолютному нулю, є джерелами електромагнітного випромінювання. Воно обумовлене тепловим рухом частинок речовини і тому називається тепловим. Інтенсивність теплового випромінювання дуже швидко зростає з підвищенням температури. Поряд з тепловим випромінюванням у природі існує випромінювання тіл, що не залежить від їх температури. Воно виникає за рахунок будь-якого виду енергії мимоволі. Слайд 2.

Люмінесценція – це явище випромінювання світла джерелами за рахунок енергії (крім теплової), яка надходить до них в результаті різних процесів.

Інша назва – холодне світло.

Люмінесценція відома ще з глибокої старовини. Однак пройшло багато століть, перш ніж людині вдалось цілком розкрити її природу.

Наукову розробку цього питання починають В.В. Петров, Стоці, Беккерель. Термін «люмінесценція» і класифікацію типів світіння вперше запропонував німецький фізик Відеманн, однак його визначення було неповним. Слайд 3.

Залежно від процесів, при яких виникає холодне свічення, розрізняють кілька видів люмінесценції. Слайд 4.

Хемілюмінесценція – це випромінювання світла тілами за рахунок хімічної реакції з виділенням енергії, що відбувається в речовині. Слайд 5.

Наприклад, жовтий фосфор, поволі окислюючись у повітрі, інтенсивно випускає холодне світло, а також світіння комах, морських риб і дрібних тварин, деяких сортів грибів, шматків гниючої деревини, багатьох бактерій. Слайд 6. Електролюмінесценція – це випромінювання світла під час пропускання через речовину електричного струму або під дією електричного поля. Це полярне сяйво, рекламні трубки різного кольору залежно від природи газу. Слайд 7.

Фотолюмінесценція – це випромінювання світла речовиною внаслідок дії на неї видимим, ультрафіолетовим, рентгенівським і гамма-випромінюваннями. Виникає при опроміненні багатьох речовин – сульфіду цинку, платіноціаната барію, гасу, ряду органічних барвників. Це люмінесцентні лампи. Слайд 8. Розрізняють два види фотолюмінесценції: флюоресценція і фосфоресценція. Флюоресценція – це свічення тіл, що відбувається тільки в процесі їх опромінення.

Фосфоресценція – це свічення тіл, що відбувається як під час опромінення, так і після його припинення. Слайд9.

Тривалість післясвічення при флюоресценції не перевищує 10^-3 с, а при фосфоресценції післясвічення може продовжуватися годинами, цілодобово і навіть місяцями. Принципової відмінності між цими видами люмінесценції немає. Фосфоресценція відрізняється від флюоресценції тільки тривалістю післясвічення. Слайд 10.

Термолюмінесценція – це випромінювання світла речовиною під час її нагрівання.

Наприклад, вольфрамова спіраль лампи розжарювання.

Слайд11.

Катодолюмінісценція – це випромінювання світла під час бомбардування тіл електронами або іншими зарядженими частинками. Прикладом є електронно-променева трубка. Слайд 12.

Речовини, здатні випускати світло при їх опроміненні, називаються люмінофорами.

Усі спроби пояснити холодне свічення тіл, виходячи з електромагнітної теорії світла, виявилися невдалими. Квантова теорія світла це явище пояснює таким чином.

Припустимо, що молекула або атом люмінофора має п’ять енергетичних рівнів. При поглинанні фотона молекула переходить у збуджений стан. Проте цей стан нестійкий і молекула повертається в стійкіший стан, випромінюючи при цьому надлишок енергії у вигляді світлового кванта. Так виникає холодне свічення тіл. Слайд13.

Процес випромінювання холодного світла може відбуватися прямо: електрони відразу переходять із збудженого стану в нормальний. У цьому випадку молекула люмінофора випромінює такий же квант енергії, який вона поглинула. У деяких люмінофорів процес випромінювання може мати каскадний характер: електрони переходять з найбільш високого енергетичного рівня в нормальний стан через ряд проміжних рівнів. Тоді енергія випромінювання квантів буде меншою за енергію поглиненого кванта, але загальна сума енергій випромінюваних квантів (згідно з законом збереження енергії) може бути або меншою, або, в крайньому випадку, дорівнювати тій енергії, яку поглинає молекула: E_ E_ або h_ h_ , звідси: c c

_ _ або  . Отже, _ _.

  Таким чином, довжина хвилі світла, що випускається люмінесціюючою речовиною, завжди більша або дорівнює довжині світлової хвилі, падаючої на речовину. Цей закон був встановлений експериментально англійським фізиком Дж. Стоксом і носить його ім’я – закон Стокса. Слайд 14. У більшості випадків деяка частина енергії квантів світла, що поглинаються, перетворюється на внутрішню енергію тіл і тому, як правило, атоми і молекули люмінофора випромінюють кванти світла меншої енергії, ніж поглинають. Слайд 15. Явище люмінесценції покладене в основу будови люмінесцентних ламп. Люмінесцентна лампа є скляною трубкою, в яку з обох кінців упаяні вольфрамові електроди у вигляді спіралей. Внутрішня поверхня трубки покрита тонким шаром люмінофора. З трубки ретельно відкачують повітря. Потім її наповнюють під невеликим тиском аргоном і вводять кілька крапельок ртуті.

При включенні лампи в мережу змінного струму вольфрамові електроди розжарюються і з них вилітають електрони. Під дією електричного поля електрони набувають великої швидкості і, стикаючись з нейтральними атомами Аргону, йонізують їх. У аргоні виникає тліючий розряд, при цьому газ нагрівається, ртуть випаровується і пара ртуті випускає ультрафіолетові промені. Ультрафіолетові промені поглинаються атомами люмінофора і він випромінює видиме світло. Експериментально добирають такий склад люмінофора, який випромінює світло, за спектральним складом близьке до денного. Слайд16. Спектральний склад люмінесцентного випромінювання є характерним для кожної речовини, і тому явище люмінесценції використовується для визначення хімічного складу різних речовин (люмінесцентний аналіз). При вивченні складу речовини методом люмінесцентного аналізу речовину опромінюють ультрафіолетовими променями. Спектр холодного світла, що вивчається при цьому, вивчають за допомогою спеціального люмінесцентного мікроскопа (мікроаналіз) або просто спостерігають неозброєним оком (макроаналіз) залежно від розміру досліджуваного об’єкта. Люмінесцентний аналіз отримав широке застосування в медико-біологічних дослідженнях, у гігієні і судовій медичній експертизі. Слайд17.

Під дією ультрафіолетових променів люмінесціюють різні тканини (нігті, зуби, склера, кришталик і ін.) і багато мікроорганізмів (бактерії прокази, дифтерії, туберкульозна паличка і т.д.). Це дає змогу проводити за допомогою люмінесцентного аналізу ряд важливих мікробіологічних досліджень, якщо звичайна мікроскопія виявляється менш ефективною. За допомогою люмінесцентного аналізу визначають ступінь придатності багатьох харчових продуктів: овочів, фруктів, яєць, муки, масла, риби, м’яса і ін. Цим же методом визначають ступінь чистоти лікарських препаратів, наявність вітамінів або отрут у харчових продуктах. Слайд(відео)18.

Існування тиску світла вперше передбачив у 1604 р. німецький астроном Кеплер при поясненні утворення хвоста комети. Слайд19.

В 1865 р. англійський фізик Максвелл за допомогою своєї теорії електромагнітного поля теоретично обчислив тиск світла. р=4·10^-8Па. Слайд20. Тиск світла – це тиск, який утворюють світлові електромагнітні хвилі, які падають на поверхню даного тіла.

Фізичний зміст тиску світла. Під впливом електричного поля електромагнітної хвилі електрони в тілах коливаються. Виникає електричний струм, напрямлений вздовж напруженості електричного поля. На електрони, що рухаються впорядковано (електричний струм) діє сила Лоренца з боку магнітного поля. За правилом лівої руки сила Лоренца напрямлена в бік поширення хвилі. Це і є сила світлового тиску.

В 1900 р. тиск світла визначив на досліді російський фізик Петро Миколайович Лебедєв. Десять років пішло на визначення тиску світла на гази. Слайд 21.

У дослідах Лебедєва однакові світлові потоки направлялись на два легенькі металеві диски, підвішені на тонкій нитці. Один диск був дзеркальним і відбивав падаюче на нього світло, другий – чорним, який його поглинав. У разі одночасного освітлення двох дисків відбувалось їх повертання навколо вертикальної осі.

За кутом закручування пружної нитки підвісу можна було виміряти момент сил, які викликали цей поворот. Закручування нитки підвісу відбувалося в напрямі, що відповідав більшій силі тиску світла на дзеркальний диск, який відбивав світло.

При визначенні тиску Лебедєв зустрівся з великими труднощами. Тут і переборення ударів молекул об стінки посудини і неоднакове нагрівання крилець. За переборення цих всіх труднощів, завдяки ювелірній роботі, точності П.М. Лебедєва було названо «батьком експерименту».

Дослід Лебедєва можна розглядати як доказ того, що фотони мають імпульс згідно корпускулярної теорії.

Причина світлового тиску: імпульс фотонів, коли їх вбирає речовина, за законом збереження імпульсу, передається речовині. Нерухоме тіло починає рухатись. Зміна імпульсу тіла згідно із законами механіки означає, що на тіло діє сила.

Отже, тиск світла можна пояснити як з точки зору корпускулярної теорії, так і з точки зору теорії електромагнітного поля. Цей експеримент підтвердив, що світло має дуалістичний характер, тобто за своїми властивостями є електромагнітною хвилею і потоком частинок.

Але цінність науки полягає не тільки в тому, що вона з’ясовує складну і багатогранну будову навколишнього світу, а й тому, що вона дає нам в руки засоби, за допомогою яких можна удосконалити виробництво, впроваджувати наукові дослідження у народне господарство.

Хоча тиск світла дуже малий, його дія може бути істотною.

- Тиск світла застосовують у промисловості для виготовлення і обробки виробів лазером (отвір в алмазі вручну роблять 2 год., а лазером – миттєво). - В майбутньому будуть створені фотонні ракети для космічних польотів, де реактивна тяга двигуна створюватиметься світловим тиском надпотужного пучка. - Тиск світла можна побачити, спостерігаючи за кометою. Її хвіст в результаті дії тиску світла завжди направлений від Сонця, тому комета, рухаючись, частину шляху проходить «задом наперед».

- Неврахування світлового тиску американцями привело до того, що супутник «Ехо» (США), замість 20 років, обертався на орбіті лише 1 рік. Він мав легку кулю діаметром близько 30 м. За один оберт внаслідок тиску Сонця супутник зміщувався з орбіти на 5 км.

- Всередині зірок при температурі декілька десятків мільйонів Кельвінів тиск електромагнітного випромінювання досягає величезного значення і саме цей тиск перешкоджає необмеженому стисканню зірок. Тиск світла поряд з гравітаційними силами відіграє істотну роль у процесах, що відбуваються всередині зірок.

Значення дослідів Лебедєва:

- Досліди Лебедєва довели матеріальність світла, нерозривність матерії і руху та матеріальність електромагнітного поля.

- Підтвердження теорії Максвелла про те, що світло за своєю природою є електромагнітна хвиля. (У. Томсон: «Я все життя воював з Максвеллом, не визнаючи його світлового тиску, а ось … Лебедєв примусив мене здатися перед його дослідами»).

- Підтвердження закономірностей виникнення хвостів комет (розвинув вчений Ф. Бредіхін).

- Розвиток космогонії – науки, яка вивчає походження і розвиток небесних тіл (фізики, астрономи В. Амбарцумян, О. Шмідт та ін.).

- Визначний фізик С. Вавілов: «З часу відкриття Лебедєва світло з повною підставою стало для фізики однією із форм рухомої матерії і протиставлення світла і матерії назавжди зникло у цьому синтезі». Слайд 22.

Біографія Петра Миколайовича Лебедєва.

Народився у Москві. У 1884р. після закінчення реального училища вступив до МВТУ. В архіві АН СРСР зберігаються товсті зошити юного Лебедєва, які свідчать про його виняткову винахідливість і велике захоплення наукою, зокрема фізикою. Палке бажання стати фізиком (а в російські університети без диплома про закінчення гімназії вступити було неможливо) примусило Лебедєва виїхати до Німеччини, де він спочатку працював в університетських фізичних лабораторіях А. Куншта в Страсбурзі (1887 – 1888рр.) і Берліні (1889 – 1890 рр.), а потім знову у Страсбурзькому університеті в 1890 – 1891 рр. у Ф. Кольрауша. Тут він самостійно працював над обраними ним проблемами і в 1891 р. захистив дисертацію «Про вимірювання діелектричних сталих пари і про теорію діелектриків Моссотті – Клаузіуса» на ступінь доктора філософії. В 1891 р. почав працювати асистентом Московського університету, а з 1900 р., після успішного захисту докторської дисертації «Експериментальне дослідження пондеромоторної дії хвиль на резонатори» - професором цього університету. В університеті виконав основні наукові дослідження, організував велику школу фізиків, до якої входили

П.П. Лазарєв, Т.П. Кравець, С.І. Вавилов, А.К. Тімірязєв, Б.В. Ільїн,

В.К. Аркадьєв, А.Б. Млодзеєвський та ін. Проблему світлового тиску П.М.

Лебедєв почав досліджувати з початку 90-х років. У 1891 р. вийшла його праця «Про відштовхуючу силу випромінюючих тіл», в якій показано універсальну роль механічної дії випромінювання як для космічних процесів, так і молекулярних взаємодій і, зокрема, вперше кількісно обґрунтовано ідею про вирішальне значення світлового тиску в утворенні кометних хвостів.

У наступній праці «Експериментальне дослідження пондеромоторної дії хвиль на резонатори», яка вийшла у вигляді трьох статей (1894 р., 1896 і 1897 рр.), він описав дослідження електромагнітних, гідродинамічних і акустичних резонаторів і встановив загальні для коливань різної фізичної природи закони взаємодії осциляторів при відстанях, менших за довжину хвиль. У дослідах з акустичними резонаторами, розміщеними на відстані, більшій за довжину хвилі, Лебедєв дістав інший результат: при всіх різницях частот діяли тільки відштовхуючі сили, що досягали максимуму при резонансі. Встановивши аналогію відштовхувальних сил із силами світлового тиску, він обчислив силу тиску плоскої електромагнітної хвилі на осцилятор. Ці досліди Лебедєва принесли йому світову славу й навічно вписали його ім’я в історію експериментальної фізики. В 1904 р. Російська Академія наук одноголосно присудила йому свою премію за ці досліди.

Їх дуже високо оцінили і видатні зарубіжні фізики У. Томсон, В. Він,

Ф. Пашен, К. Шварцшільд та ін. Міжнародним визнанням заслуг було обрання

Лебедєва почесним членом Лондонського королівського товариства (Англійська Академія наук). Проте Лебедєв не вважав свою роботу завершеною і кульмінаційним моментом його робіт стали дослідження, проведені на початку ХХ ст., які експериментально підтвердили існування світлового тиску на гази. І цього разу його велике експериментаторське мистецтво допомогло подолати всі труднощі. Понад 10 років він усебічно досліджував цю проблему, побудував понад 20 різних пристроїв, поки не примусив слабкі газові потоки приводити під дією сил світлового тиску в рух легенький поршень, підвішений до коромисла крутильних терезів. Його відхилення й давало змогу виміряти числове значення тиску світла на гази (яке, до речі, майже в сто раз менше за тиск світла на тверді тіла). У 1907 р. П.М. Лебедєв зробив повідомлення на Першому Менделєєвському з’їзді про відкриття ним тиску світла на гази, акцентувавши увагу на значенні цього відкриття для проблем астрофізики. В 1910 р. його праця «Сила тиску світла на гази» була одночасно опублікована в багатьох наукових журналах. Розглядувані праці Лебедєва в галузі світлового тиску мали величезне значення як для ствердження електромагнітної теорії Максвелла, так і для

термодинаміки випромінювання, оскільки вичерпали проблему експериментального обґрунтування цієї галузі термодинаміки. Досліди повністю підтвердили правильність основного положення діалектичного матеріалізму – про матеріальність світу. Їх важливим науковим результатом було експериментальне доведення наявності механічного імпульсу в світлового променя, завдяки чому було встановлено спільність важливих властивостей двох форм існування матерії: речовини і світла.

П.М. Лебедєв зробив видатні відкриття також в інших галузях, він уперше отримав електромагнітні хвилі довжиною 6 мм, в 1905 – 1907 рр. брав участь у роботі міжнародної комісії по дослідженню Сонця, в 1909 – 1911 рр. досліджував природу земного магнетизму, запропонував нові методи добування високого вакууму та ін. У 1911 р. Лебедєв разом з великою групою прогресивних учених покинув університет на знак протесту проти реакційних дій царського міністра освіти. У ті тяжкі часи, коли він разом із своїми учнями залишився без експериментальної бази, створеної ним в університеті, його запрошували на роботу деякі зарубіжні наукові установи. Зокрема, директор фізико-хімічної лабораторії Нобелівського інституту в Стокгольмі професор

С. Арреніус писав П.М. Лебедєву, що для Нобелівського інституту було б великою честю, якби він погодився там працювати. Великий патріот своєї батьківщини, Лебедєв відмовився від усіх запрошень і залишився в Москві. В дуже важких умовах, на власні кошти, користуючись лише науковою і громадською підтримкою, він разом з учнями почав створювати нову фізичну лабораторію в кількох кімнатах підвального приміщення. Тут він закінчив свою останню працю, присвячену зясуванню природи земного магнетизму, результати якої опублікував у статті «Магнітометричне дослідження тіл» (1911 р.).

Великий задум щодо нових наукових досліджень був перерваний його раптовою смертю, але сформульовані вченим ідеї знайшли свій плідний розвиток у працях його численних учнів, яких він вчив великій творчості й своїй неперевершеній винахідливості.

Іменем П.М. Лебедєва названий Фізичний інститут АН СРСР – один з флагманів радянської фізичної науки. Перу Лебедєва належить ряд наукових праць, виданих 1913 року в його «Зібранні творів», а 1949 року у «Вибраних творах». Слайд 23. Хімічна дія світла як один із проявів взаємодії світла та речовини. Фотохімічна реакція – це розривання електронних зв’язків у молекулі речовини під час поглинання нею фотона, тобто поділ її на атоми під дією світла. Наприклад, Cl₂ hCl Cl - початкова реакція розкладання молекули хлору на два атоми. Потім ідуть вторинні хімічні реакції, та відбувається ланцюгова хімічна реакція: Cl  H₂  HCl  H , H Cl₂  HCl  H і т. д.

Слайд 24.

Виходячи з фотонної структури світла, А.Ейнштейн сформулював два закони фотохімії:

1) кожний поглинений речовиною фотон викликає перетворення однієї молекули;

2) молекула вступає у фотохімічну реакцію під дією фотона лише в тому випадку, коли енергія фотона не менша за певне значення, необхідне для розриву молекулярних зв’язків (енергія активації).

Реакції синтезу – це реакції, у результаті яких під дією світла більш прості молекули перетворюються на більш складні.

Реакції розкладу – це реакції, у результаті яких під дією світла більш складні молекули перетворюються на більш прості.Слайд 25.

Приклади хімічної дії світла: фотосинтез, вицвітання фарб, утворення загару, процес фотографування на плівку. Слайд 26.

Процес утворення під дією світла органічних речовин із неорганічних на основі Карбону 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 записується в такий спосіб:

CO₂  hCO₂^ , nCO₂^  nH₂O  CH₂O_n  nO₂.

Слайд 27.

Для глюкози, наприклад, п=6. Зірочка при СО₂ означає, що молекула вуглекислого газу, поглинувши фотон, перетворилася на активовану молекулу. У житті людини велику роль відіграє здатність ока сприймати світло. Поглинання фотона світла в світлочутливій клітині сітківки ока спричиняє розкладання молекули білка – родопсину. Під час розкладання молекули родопсину виникає сигнал, який нервовими волокнами передається в мозок. У темноті родопсин відновлюється, і клітини знову стають здатними до сприймання світла.

Процес одержання фотознімка складається з чотирьох операцій: фотозйомки, проявлення фотоплівки, її закріплення (фіксування) та фотодруку. Слайд 28.

Фотозйомка – одержання дійсного зображення об’єкта у світлочутливому шарі (емульсії) фотоплівки. Фотоемульсія: желатин і дрібні зерна AgBr . Квант енергії hвідриває електрони від деяких йонів Брому, що захоплюються йонами Аргентуму. У зернах AgBr 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 метон) відновлює бромисте срібло до вільного металевого срібла.

У процесі закріплення в розчині натрій тіосульфату Na₂S₂O₃ відбувається видалення з фотошару всіх світлочутливих зерен солей Аргентуму, 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.

Фотографія дуже точно і на тривалий час здатна зафіксувати події, які з часом відходять у минуле. Велике значення має фотографія для науки. Такі швидкі процеси, як удар блискавки, зіткнення елементарних частинок, можна зафіксувати на фотографії і потім детально вивчити.

Об’єкти, які посилають настільки слабке світло, що їх не можна розрізнити оком, можна зафіксувати на фотопластинці за досить великої витримки, тобто великому періоді освітлення пластинки. Саме тому такі дуже віддалені від нас об’єкти, як галактики, вивчаються за фотографіями.

Сучасна техніка дає змогу фотографувати не лише у видимому світлі, а й у темноті при інфрачервоному освітленні.

Вірш. Фізика навколо нас.

Якщо бажаєш перерахувати ти,

За що нам фізиці подякувати треба, То озирнись навколо себе, глянь на небо І до його висот ти думкою злети.

І літакові сили фізика дала,

Щоб він долав небесні далі неозорі. Ракета мчить, і миготять назустріч зорі… У цьому фізики є частка немала.

А фотографія? А відео? Кіно?

А мікроскоп, що мікросвіт нам відкриває?

А в телескопі небо, наче оживає.

І все це фізикою в руки нам дано.

Ну, а комп’ютер? Знову фізики прогрес.

Ввійшов трудяга цей і в побут, і в науку,

І за комп’ютер кожен з нас підніме руку, Без нього жоден ми не мислимо процес. Ти молодий. Сучасний любиш ти талант –

Поп-співаків, і різні ВІА, ритми танцю…

Качаєш музику на телефон – і вже вранці Піднявся настрій твій А фізиці – віват!

В ошатній залі йде озвучення концерту.

Колонки тут, підсилювач, магнітофон.

Де б не сидів – ти добре чуєш. І завмер ти:

Співак улюблений взяв в руки мікрофон.

Отож бо фізиці підвладне в світі все,

Технічний розвиток нам фізика несе. V. Закріплення нових знань та вмінь.

1. Які є види люмінесценції?

2. Хто вперше експериментально визначив тиск світла?

3. Навести приклади хімічної дії світла. Слайд 29.

4. Задача. На кожен квадратний сантиметр чорної поверхні щосекунди падає 2,8·10¹⁷ квантів випромінювання з довжиною хвилі 400 нм. Який тиск створює це випромінювання?

Дано: СІ Розв’язання

t = 1 c p _ _N ^F - тиск

S = 1 cм² =1·10^-4 м²

N =2.8·1017  F t - імпульс

λ =400 нм =4·10^-7м F _ ^h

t

р - ? p _ ^N ^^h

t S

p  2,8410101776,631с1011034Дж4 м2с  4,64106 Па

 м

Відповідь. р=4,64·10^-6 Па.

Слайд 30.

5. Задача. Тиск сонячного світла на поверхню Землі р=4,5·10^-6 Па. Визначити енергію випромінювання, яке падає щосекунди на 1 м² поверхні Землі, розміщеної перпендикулярно до променів.

Дано: Розв’язання