Вы здесь

Природа света

Свет, представляющий собой электромагнитные колебания, является одной из форм материи, обладающей одновременно свойствами частиц (фотонов) и волн. Волновые и корпускулярные свойства света неотрывны, неразделимы и взаимопроникают друг в друга.

Волновая теория в современной ее форме получила название электромагнитной теории света. Длина волн электромагнитных колебаний (по крайней мере теоретически) простирается от нуля до бесконечности. В настоящее время получены и изучены электромагнитные волны, имеющие длину волны от одной десятимиллионной доли микрона (10-11 см) до нескольких километров. Электромагнитные волны, длина которых больше, чем инфракрасных лучей, называют радиоволнами. Область лучей с длиной волны от 800 до 400 нм1 действует на глаз и вызывает ощущение разных цветов от красного до фиолетового. Впереди красных лучей находятся невидимые инфракрасные, а за фиолетовыми расположены невидимые ультрафиолетовые лучи.

Теория, согласно которой свет является потоком частиц, получила название теории квантов. Кванты порции лучистой энергии; чем больше величина энергии кванта, тем меньше длина волны. Так, кванты фиолетового света почти вдвое больше квантов красного и длина волны фиолетового света почти вдвое меньше длины волны красного. Энергия квантов ультрафиолетовых лучей еще больше.

Теория квантов оказалась черезвычайно плодотворной и нашла применение при объяснении разнообразных физических явлений, например фотоэлектрического эффекта, фотохимических явлений и др.

Фотоэлектрический эффект заключается в том, что под влиянием света от атома отщепляется электрон, что и является первичной причиной возникновения в некоторых веществах химической реакции. При одной и той же величине кванта фотоэлектрическое действие будет зависеть от густоты потока квантов, т. е. от интенсивности освещения: чем больше интенсивность освещения, тем сильнее фотоэлектрическое действие. Фотоэлектрический эффект может иметь место только тогда, когда энергия кванта достаточна для того, чтобы отщепить от атома электрон, вывести его на поверхность и сообщить ему кинетическую энергию. Именно этим и объясняют большее фотоэлектрическое действие ультрафиолетовых лучей, чем более длинных лучей, кванты которых меньше, хотя густота их потока может быть значительно больше.

Свет и его лечебно-профилактическое применение



Явление фотоэлектрического эффекта установлено и при освещении тела человека. Активную роль в этом явлении следует в основном приписать ультрафиолетовым лучам.

Einstein, изучая фотоэлектрический эффект, открытый Herz и изученный А. Г. Столетовым, пришел к выводу, что свет не только излучается и поглощается порциями — квантами, но и распространяется в виде потока частиц — фотонов. С. И. Вавилов на опыте доказал, что свет является потоком частиц. Световые частицы — фотоны — обладают энергией и массой. От обычных частиц вещества они отличаются тем, что не могут быть неподвижными и всегда движутся со скоростью света. «Остановка» света означает его поглощение веществом.

Фотосинтез

Биологическое действие света в ряде случаев обусловлено фотохимическими реакциями. Один из основных фотохимических процессов совершается у растений при ассимиляции;этот процесс называют фотосинтезом. Исследования К. А. Тимирязева показали, что солнечная энергия (особенно красные лучи, а затем и сине-фиолетовые), поглощаясь хлорофиллом зеленых растений, вовлекается в процесс преобразования углекислого газа в крахмал; при этом углекислый газ соединяется с водой, из которой извлекается водород, а кислород выделяется в воздух. Благодаря фотосинтезу воздух обогащается кислородом, необходимым для жизни организмов.

Процесс фотосинтеза демонстрируется простым опытом. Если часть зеленого листа растения покрыть полоской фольги с вырезанной на ней надписью и оставить на свету, то в закрытой части листа процесса фотосинтеза не происходит, а в открытой образуется сахар, который превращается в крахмал. Обработав йодом подвергавшуюся облучению часть листа, можно легко выявить наличие крахмала.