Геометрическая оптика

Фотохимические явления

Поглощение фотонов молекулами вещества может привести и некоторых случаях и к химическим превращениям. Эйнштейн и 1905 г. указал, что при таких фотохимических превращениях пещества каждый поглощенный квант света вызывает превращение одной молекулы. Опыт подтвердил этот закон. Легко понять, что свет может вызвать такие превращения вещества, которые в обычных условиях требовали бы весьма высокой температуры. Действительно, комнатной температуре 290° К отвечает энергия поступательного движения молекул

в то время как энергия фотона зеленого излучения

Таким образом, поглощение фотонов видимого излучения эк­вивалентно нагреванию до многих тысяч градусов. Понятно так­же, что чем меньше длина волны излучения, тем оно должно быть химически более активным.

Если для расщепления молекулы нужна энергия А, то для того, чтобы расщепление можно было произвести воздействием излучения, необходимо, чтобы энергия одного фотона была не меньше А.

Следовательно, наименьшая частота химически активного

излучения v0 равна

Излучение меньших частот будет химически неактивно. Примером реакции такого типа является разложение броми­стого водорода светом

Свободные атомы водорода и брома затем соединяются:

Часто фотохимическое разложение молекул сопровождает­ся вторичными реакциями. Примером реакций такого типа яв­ляется реакция смеси водорода и хлора. Известно, что в темноте эти газы остаются механически смешанными, не вступают в хими­ческое соединение. Мгновенная вспышка света приводит к бурнойреакции — взрыву. Суть дела в том, что каждый поглощенный фотон приводит к реакции не одной молекулы, но длиннейшей по­следовательной цепочки превращений многих тысяч и даже мил­лионов молекул, служит началом «цепной реакции», как показано в работах Н. Н. Семенова.

Фоторасщепление начинает превращения:

Далее каждый свободный атом хлора вызывает цепочку превра­щений:

и опять:

Важнейшей для всего живущего на Земле является фотохи­мическая реакция образования органических веществ из неорганических. Эта реакция идет с помощью ката­лизатора—хлорофилла в листьях растений при поглощении света. До сих пор эта сложная реакция не изучена в деталях и не может быть повторена в лабораторных условиях (т. е. без живых рас­тений).

В заключение этого параграфа отметим, что зрение объясняется также особыми фотохимическими реакциями, происходящими в сетчатке глаза.