Свет природа кванта

Классически интересы молекулярной спектроскопии концентрировались на фотофизических процессах 2—14 (табл. 4-1), т. е. на экспериментальном и теоретическом определении энергетических уровней, строения молекул и электронных оболочек, а также вероятностей излучате.иьных и безызлучательных переходов между электронными состояниями. С другой стороны, интересы фотохимиков еще недавно были сосредоточены в основном на первичных фотохимических реакциях многоатомных молекул [реакции (1)—(10) из табл. 5-1]. Это происходило главным образом из-за недостатка спектроскопических данных и трудностей применения теории к описанию суммарного фотохимического процесса в реальных системах, а не из-за отсутствия интереса или желания у некоторых фотохимиков связать открытия молекулярной снектроскопии с фотохимией сложных молекул. Для того чтобы понять всю фотохимию или фотобиологию какой-либо системы, необходимо выяснить стадию поглощения света, природу и характер последующих как фотофизических, так и фотохимических процессов. Эти процессы конкурируют для каждого поглощенного кванта и ставят предел общему выходу продукта реакции. Кроме того, если различные электронные состояния имеют различную реакционную способность, то очень важно знать их энергии, заселенность, вероятности переходов (времена жизни) и электронные конфигурации. [c.192]

Частицы света называют квантами или фотонами. В соответствии с концепцией о волновой природе света нх энергию связывают с длиной волны чем ближе максимумы волн друг к другу, тем больше энергия. Следовательно, синий свет с длиной волны 450 нм обладает большей энергией, чем красный свет с длиной волны 650 им. [c.36]

Строение электронной оболочки атома по Бору. Как уже указывалось, в своей теории Нильс Бор исходил из ядерной модели атома. Основываясь иа положении квантовой теории света о прерывистой, дискретной природе излучения и на линейчатом характере атомны.х спектров, ои сделал вывод, что энергия >лектронов в атоме не может меняться непрерывно, а изменяется скачками, т. е. дискретно. Поэтому в атоме возможны не любые энергетические состояния электронов, а лишь определенные, разрешенные состояния. Иначе говоря, энергетические состояния электронов в атоме квантованы. Переход из одного разрешенного состояния в другое совершается скачкообразно и сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения. [c.66]

В начале двадцатых годов на основании новых экспериментальных фактов и выводов теоретической физики было установлено, что свет обладает двойственной природой — волновой и корпускулярной — и что в разных явлениях преобладает тя или иная природа явления. Соотношением между основными величинами, характеризующими эти две стороны явлений, служит равенство Е=Нх, связывающее энергию Е светового кванта (фотона) с частотой колебаний V. [c.44]

О волновой природе электрона. У частиц малой массы движение и взаимодействие происходят по законам, отличающимся от законов классической механики. Как было установлено, электромагнитные колебания имеют двойственную природу. Такие явления, как интерференция и дифракция света, свидетельствуют о его волновой природе, а способность оказывать иа освещаемую поверхность механическое давление или вырывать с этой поверхности электроны (фотоэлектрический эффект) указывает иа его корпускулярную природу, т. е. позволяет рассматривать световое излучение как поток частиц, или квантов, названных фотонами. [c.26]

Эйнштейн и Штарк на основе представления о квантовой природе света и строения молекул установили закон фотохимической эквивалентности, согласно которому каждая молекула, реагирующая под действием света, поглощает один квант радиации, вызывающей реакцию. Из этого закона следует, что в фоточувствительной системе, находящейся под воздействием излучения с частотой v, на каждый поглощенный квант излучения hv приходится одна активированная молекула. По, закону Эйнштейна и Штарка количество энергии , [c.360]

При обычных условиях реакция идет очень медленно, но при сильном нагревании или при освещении происходит взрыв. Природа этого процесса установлена немецким ученым В. Нернстом. Эта реакция — классический пример неразветвленной цепной реакции. При такой реакции молекула СЬ поглощает квант света и диссоциирует с образованием двух активных атомов [c.104]

Облако сопряженных связей карбазольного ядра образно можно сравнить с тучей, которая, как известно, в природе является генератором молний. Однако до начала грозы полимер тока не проводит — между тучами нет связи. Роль молнии в данном случае играет квант света он возбуждает электронное облако, то есть под действием электрического поля возбужденные электроны начинают перемещаться от одного карбазольного ядра к другому. Возникает электрический заряд. И дальше все идет примерно так же, как и в случае с селеновым полупроводником. С той лишь разницей, что полимер наносят на тонкую проводящую подложку и в копировальную машину заряжают сразу целый рулон такой полупроводниково-проводниковой пленки. По мере истирания рабочего слоя пленку постепенно перематывают с рулона на рулон. Таким образом число копий, которые можно сделать, не останавливая машину, возрастает в несколько раз. [c.129]

Электронное возбуждение полимерной сетки может быть вызвано электромагнитным излучением (свет, ультрафиолетовое излучение, -излучение) или облучением частицами. Для передачи энергии соударения частиц или кванта излучения электрону необходимо, чтобы энергия оказалась достаточной для перехода последнего в возбужденное состояние н чтобы существовал механизм взаимодействия. При облучении светом в видимой части спектра фотон, скажем, длиной волны 330 нм обладает достаточной энергией для разрыва С—С-связи.. Однако фотон не будет поглощаться алканами, и в них нет электронных состояний с такой же или меньшей энергией возбуждения. Для эффективного разрыва связей фотон должен поглощаться и взаимодействовать с электроном связи. Подобное взаимодействие происходит либо непосредственно, либо косвенно с помощью механизмов переноса энергии путем диффузии экситона, одноступенчатой передачи или поглощения флюоресцентного света, испускаемого той же самой или другой (примесной) молекулой [11]. Природа и последовательность этих важных процессов, которые определяют фотохимическую стабильность (или нестабильность) полимеров, не будут здесь подробно рассматриваться. Интересно, однако, определить уровни энергии, на которых начинается возбуждение электронов или ионизация молекул, и изменения энергии связи, вызванные в свою очередь возбуждением или ионизацией. [c.109]

Волновой характер движения микрочастиц. Как известно, для описания электромагнитного излучения привлекают как волновые, так и корпускулярные представления с одной стороны, монохроматическое излучение распространяется как волна и характеризуется длиной волны Я (или частотой колебания v) с другой стороны, оно состоит из микрочастиц — фотонов, переносящих кванты энергии. Явления дифракции и интерференции электромагнитного излучения (света, радиоволн, Y-лучей, рентгеновских лучей и пр.) убедительно доказывают его волновую природу. В то же время электромагнитное излучение обладает энергией, массой, производит давление и т. д. Так, известно, что за год масса Солнца уменьшается за счет излучения на 1,5-101 т. [c.8]

В действительности такое положение является необходимым следствием квантовой природы действующего света. Поглощение света данной молекулой хлорофилла не происходит непрерывным потоком кванты света, падающие подобно капля.м дождя, поглощаются все время разными молекулами хлорофилла. [c.178]

Переходя из одного стационарного состояния в другое, молекула испускает или поглощает квант света, энергия которого определяется разностью энергий исходного и конечного стационарных состояний. Оптическая молекулярная спектроскопия в зависимости от природы энергетических уровней подразделяется иа вращательную, колебательную и электронную. Движение всей молекулы относительно ее неподвижного центра тяжести обусловливают вращательные спектры. Изменение взаимного расположения атомов в молеку- ле дает колебательный спектр. Электронные спектры возникают при изменении распределения электронной плотности. [c.51]

КР. При этом рассеянный свет имеет двойственную природу. Одни кванты падающего света с частотой Уо и энергией ку>о, взаимодействуя с молекулами образца, могут рассеиваться не изменяясь (релеевское рассеяние) (рис. 7.13), другие возбуждают в них переходы (молекулы переходят в возбужденное состояние). Пусть при переходе из основного Уо в первое возбужденное VI колебательное состояние требуемая на возбуждение энергия Ай о, двухатомной молекулы равна [c.171]

Энергия связи в молекуле СЬ небольшая, и эта молекула распадается на атомы уже под воздействием квантов обычного света. Напротив, молекула водорода очень прочная. Высокая энергия связи в молекуле кислорода объясняется тем, что кислород двухвалентен и в его молекуле образуется не одна, а две связи. В общем случае энергия связи зависит от природы взаимодействующих атомов. Источником энергии, выделяющейся при образовании химической связи, является понижение потенциальной энергии взаимодействующих атомов. [c.68]

Как водород и кислород, галогены также образуют двухатомные молекулы Гг. Однако в отличие от молекул На и Ог молекулы галогенов очень непрочные. Молекула СЬ, например, распадается на атомы уже под воздействием квантов света. Легкость распада молекул галогенов на атомы является причиной их высокой химической активности. Значит, в природе в свободном состоянии галогены существовать не могут. Они встречаются главным образом в виде галогенидов металлов. [c.172]

Двойственная природа света. Впервые двойственная корпускулярно-волновая природа была установлена для света. В первой половине прошлого века в ре ]ультате изучения явлений интерференции и дифракции света было экспериментально доказано, что свет представляет собой электромагнитные волны. Возникновение в определенных условиях явлений интерференции и дифракции - характерная особенность любого волнового процесса. Однако в XX в. стали известны многочисленные явления, свидетельствующие о том, что свет представляет собой поток материальных частиц. На основе представлений Планка о передаче лучистой энергии квантами Эйнштейн предложил гипотезу о световых квантах, названных фотонами. Корпускулярные свойства света особенно отчетливо проявляются в явлении фотоэффекта. [c.18]

Между фотохимическими и обычными реакциями имеется существенное отличие термодинамического характера. Протекающие самопроизвольно обычные реакции всегда сопровождаются уменьшением свободной энергии. Для собственно фотохимической реакции свободная энергия возрастает в соответствии с законом сохранения энергии. За счет поглощения квантов света равновесие реакции смещается и меняется ее константа равновесия. Установление этого факта К. А. Тимирязевым для фотосинтеза в растениях имело принципиальное значение. Оно нанесло решительный удар по идеалистическим теориям об осуществлении процессов в природе за счет особой жизненной силы . [c.202]

Спектр электромагнитного излучения. Самые разнообразные явления — радиоволны и идущие из космоса -(-лучи, лучи Рентгена и видимый свет — оказались одинаковыми по своей природе. Все они являются электромагнитными волнами различной длины волны (частоты). Длина волны электромагнитных волн может изменяться в очень широких пределах от нескольких километров до малых долей ангстрема. Полный спектр содержит все типы электромагнитного излучения, расположенные по порядку от длинных к коротким волнам (см. рис. 9, цветная вклейка в конце книги). В зависимости от длины волны меняется характер излучения и его свойства. В области длинных волн электромагнитное излучение имеет чисто волновой характер. Порция (квант) энергии, соответствующая отдельной группе воли, как видно из формулы (4), очень мала. Поэтому выделить отдельные кванты практически невозможно. Наоборот, в области коротких волн энергия одного кванта велика, и он может быть без труда обнаружен. Но волновые свойства в связи с очень малой длиной волны почти незаметны, и излучение по своему характеру мало отличается от пучка быстрых частиц. [c.25]

Уравнение (1.3) называется уравнением Планка. Оно выражает один из основных законов природы. Согласно этому уравнению, энергия тела может меняться на величины, кратные /IV, подобно тому как электрический заряд может меняться лишь на величину, кратную заряду электрона. Излучая квант света, атом переходит из одного энергетического состояния в другое. [c.11]

Чтобы понять, как характер поглощения связан со строением органического вещества, вернемся к условию Бора Е — Ео = /IV. Чем ближе друг к другу находятся оба энергетических уровня (основной и возбужденный), тем меньше затрата энергии на возбуждение, тем меньшей энергией может обладать действующий квант света, тем, следовательно, меньше его частота (и соответственно больше длина волны). Разность энергий Е — Ед определяется природой возбуждения. Свет видимой и ультрафиолетовой частей спектра обладает энергией, достаточной для возбуждения электронов затрачиваемая на возбуждение энергия определяется в конечном счете подвижностью электронов. Так, электроны 0-связей требуют для своего возбуждения квантов с большой энергией, эти электроны малоподвижны. Поэтому предельные углеводороды, спирты, простые эфиры поглощают лишь в очень далекой ультрафиолетовой области. Этилен, имеющий подвижные л-электроны, поглощает свет при 193 нм. Сопряженные двойные связи в бутадиене, обладая еще большей подвижностью я-электронов, вызывают поглощение уже при 217 нм. В бензоле я-электронная система имеет несколько полос поглощения, наиболее длинноволновая из которых расположена в области 260—270 нм. Нафталин поглощает уже при 314 нм, антрацен — при 380 нм. На этих примерах видно, как с ростом сопряжения (ростом подвижности электронов) поглощение постепенно сдвигается в длинноволновую область — в область квантов со все меньшей энергией. Однако все упоминавшиеся пока соединения бесцветны — их поглощение лежит в ультрафиолетовой области спектра. [c.358]

Главной особенностью квантовой механики является ее вероятностный статистический характер она дает возможность находить вероятность того или иного значения некоторой физической величины. Объясняется это волново-корпускулярным дуализмом микромира, т. е. микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. В отличие от классической физики в квантовой механике все объекты микромира (электроны, атомы, молекулы и др.) выступают как носители и корпускулярных и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Не представляет труда обосновать объективность волново-корпускулярно-го дуализма для световых квантов — фотонов. Так, фотоэффект Столетова и эффект Комптона доказывают корпускулярную природу видимого и рентгеновского излучений, а интерференция и дифракция — волновую природу света. Потому для фотонов легко показать единство волны и корпускулы. Действительно, из формул [c.36]

Однако концепция волновой природы света не позволяет интерпретировать некоторые явления, такие, как, например, фотоэлектричество если металлическую поверхность подвергнуть действию света с достаточно малой длиной волны (X ниже некоторой предельной величины 01 называемой границей фотоэффекта), то металл начинает испускать электроны. Изучение этого явления показывает, что кинетическая энергия электронов, вырываемых из металлической пластинки, не зависит от интенсивности света, а зависит только от его частоты. Граница фотоэффекта соответствует минимальной частоте света Vo (или максимальной длине волны Х , которая освобождает не обладающие кинетической энергией электроны. Эта граница различна для разных металлов, поскольку она зависит от легкости, с которой электроны могут быть вырваны с поверхности металла. Если частота света выше Vo (или длина волны ниже о)> то электроны, вырванные из металлической пластинки, обладают некоторой кинетической энергией. Однако, согласно классической теории электромагнитных излучений, эта кинетическая энергия должна зависеть от интенсивности света, что находится в противоречии с экспериментальными результатами. В 1900 г. Планк, а затем в 1905 г. Эйнштейн ввели новые понятия, позволяющие, в частности, объяснить и это явление они стали на точку зрения дискретной, т. е. корпускулярной, природы света. Монохроматическое световое излучение проявляется в виде частиц света, названных фотонами. Эти частицы света соответствуют импульсам энергии — квантам. [c.21]

Скорость химической реакции зависит от 1) природы реагирующих веществ 2) условий, при которых протекает реакция,— концентраций реагирующих веществ, температуры, давления (для газов), облучения квантами света и др. 3) присутствия катализаторов. [c.157]

Формально, как и для любых молекулярных спектров, природу электронных спектров можно охарактеризовать переходами вещества в различные энергетические состояния (рис. 15.9). Наиболее устойчивому состоянию вещества соответствует наименьшая энергия (нулевой уровень на диаграмме рис. 15.9). Такое состояние называют основным, все остальные состояния называют возбужденными. Как показано на рис. 15.9, вещество может поглощать кванты света только определенной величины, например, Лу] = , — — Ео или /IV2 = Яг — Ео, что соответствует поглоще- [c.304]

В последние годы XIX ст. было обнаружено, что свет, выходящий из отверстия в нагретом полом теле, не имеет характеристических линий испускания — его интенсивность плавно изменяется с изменением длины волны, причем такое распределение интенсивности света зависит от температуры и не зависит от природы нагретого тела. Физики-теоретики, занимавшиеся проблемой испускания света нагретыми телами, еще до 1900 г. пришли к выводу, что на основании представлений об испускании и поглощении света колеблющимися молекулами нагретого тела они не могут объяснить наблюдаемое распределение энергии излучения. Тогда немецкий физик Макс Планк (1858—1947) высказал мысль о возможности создания удовлетворительной теории при допущении, что нагретые тела не могут испускать или поглощать свет определенной длины волны в произвольно малых количествах, а должны испускать или поглощать лишь определенный квант света, характерный для данной длины волны. Хотя теория Планка не требовала считать сам свет состоящим из порций энергии — световых квантов или фотонов, Эйнштейн уже в 1905 г. указал на ряд других обстоятельств, подтверждающих эту концепцию. [c.65]

На эти вопросы нельзя ответить, просто подтвердив тот или другой из двух противоположных вариантов ответа. Свет как термин используют для описания определенных явлений природы. Этот термин относится ко всем свойствам, присущим свету, ко всем явлениям, наблюдаемым в любой системе, для которой характерен свет. Некоторые свойства света напоминают свойства волн, и их можно описать на основании представлений о длине волны. Другие свойства света напоминают свойства частиц, и их можно описать с привлечением представлений о световом кванте, несущем определенное количество энергии Лу и обладающем определенной массой Луч света — это и не волны, и не поток частиц, это и то и другое одновременно. [c.72]

В гл. 2 было показано, что свет можно рассматривать как волны и что существуют различные опыты, доказывающие это. Но мы узнали также, что свет ведет себя так, будто он состоит из маленьких порций энергии, называемых квантами, причем существуют опыты, которые подтверждают и эту точку зрения. Поэтому мы вынуждены рассматривать свет, с одной стороны, как непрерывный волновой процесс, а с другой—как поток частиц с определенной энергией. Эти два, казалось бы, взаимно исключающие друг друга представления о природе света находят отражение в общепринятой теперь точке зрения на свет как на явление, обладающее двойственной природой. [c.56]

На рис. 48 приведен типичный спектр катодного фототока алмазного электрода при освещении его светом с энергией квантов ки меньше ширины запрещенной зоны (ки < д) [99]. Обработка спектров (см. врезку на рисунке) в принятых для этой цели координатах — ки (подробнее см. монографию [6]) позволила получить значения пороговых энергий непрямых электронных переходов, лежащих в основе фотогенерации носителей заряда. Иногда спектры состоят не из одного, а из двух прямолинейных участков, как на рис. 48, и дают две пороговых энергии. Проблема определения физической природы уровней энергии в запрещенной зоне алмаза, которые участвуют в таких переходах, еще далека от разрешения. Некоторые переходы с пороговой энергией близкой к 4 эВ удалось идентифицировать с фотовозбуждением электронов валентной зоны на уровни азота расположенные приблизительно на 1,7 эВ ниже дна зоны проводимости [282] (напомним, что энергия ионизации атомов азота в алмазе равна 1,7 эВ). [c.81]

Интенсивность полос в ЭСП определяется природой молекулы, а именно хромофора — той части молекулы, которая ответственна за окраску соединения, точнее за поглощение квантов света в видимой части спектра (400—760 нм) или в близком к ней ультрафиолете (200- 00 нм). [c.109]

Между донором электрона Д и акцептором А уже в темновых условиях возникает слабое перекрывание орбиталей, в результате чего незначительная часть электронного заряда (1—8%) переносится с донора на акцептор и возникает донорно-акцепторный ассоциат Д " ----А с очень непрочной связью (15—35 кДж/моль). В ассоциате Д и А ароматической природы расстояние между плоскостями их молекул составляет 0,32—0,34 нм. Это расстояние определяется эффективным радиусом оболочек тс-электронов. Такой ассоциат, называемый комплексом переноса заряда (КПЗ), поглощает квант света и происходит перенос заряда целого электрона [c.267]

При этом Бор опирался на идею Макса Планка о квантовании энергии. Планк установил, что, хотя свет, испускаемый раскаленным телом, кажется сплошным, световая энергия поглощается или излучается отдельными порциями - квантами Е = км, пропорциональными частоте (V) светового электромагнитного колебания. Коэффициент пропорциональности Н = 6,6252 10 Дж с был назван постоянной Планка. Таким образом в науку было введено понятие кванта света, или некоторого светового пакета - фотона, отражающее не только волновую, но и корпускулярную природу света. [c.24]

Поглощение квантов энергии подчиняется закону Ламберта — Беера. Согласно этому закону, падающий свет интенсивностью в слое чистого вещества или раствора концентрации с (моль1см ), расположенном перпендикулярно направлению падающего луча, ослабляется в соответствии с величиной характеристического молекулярного десятичного (бунзеновского) коэффициента экстинкции е, зависящего от длины волны света, природы вещества и температуры опыта. Доля поглощенного света выражается множителем 10 . Таким образом, интенсивность проходящего света [c.351]

Первая решается современной физикой представлением о большом взрыве, в котором появились элементарные частицы слагающие материю. При этом забывается, что должен быть первичный толчок Творца к созиданию мира. Более того, теория большого взрыва считает, что первоначальное все возникло из квантов света. А это подтверждает библию И сказал Бог Да будет свет . И стал свет . С точки зренпя современной науки жизни, как явления природы, быть не должно. Создать структуры молекул белка или ДНК - основной носительницы информации из набора простых молекул все равно, что изрезать текст этого номера газеты на отдельные буквы и ждать, когда с помощью температуры, давления или катализаторов они соберутся в статьи, а статьи преобразуются в номер. Подобные аргументы высказывают многие ученые на Западе, и, к сожалению, немногие у нас. [c.31]

Выводы теории Планка оказались в превосходном соответствии с опытом. В дальнейшем было получено много других экспериментальных подтверждений представления о световых квантах. Уравнение Планка выражает один из важнейших законов природы. Постоянная Планка, так же как скорость света и заряд электрона, относится к числу фундаментальных констант, которые не могут быть выражены через какце-либо другие более элементарные параметры. [c.15]

В ряде химических реакций, обычно экзотермических, промежуточные соединения или продукты могут образовываться в возбужденном состоянии. Если возбужденная молекула дезактивируется, испуская квант света, наблюдается явление, называемое хемилю-минесценцией. Интенсивность излучения связана со скоростью химической реакции, обусловливающей излучение, а спектральный состав свечения — с энергетикой элементарного акта и с природой возбужденной частицы. Хемилюминесцентный метод изучения кинетики химических реакций (в сочетании с другими методами) может быть особенно удобен для исследования промежуточных стадий, протекающих с образованием возбужденных молекул. В настоящее время хемилюминесцентные методы применяются для решения практически важных вопросов, например для оценки эффективности стабилизаторов полимеров и пластмасс. [c.118]

Неравновесные электронно-возбужденные состояния молекул играют решающую роль в первичных актах фотосинтеза. Кванты света поглощаются системой молекул хлорофилла, затем по экситонному механизму энергия возбуждения передается димеру хлорофилла с послед, фотохим. разделением заряда. Порождаемые внеш. воздействием (светом, хим. превращениями в среде) неравновесно возбужденные атомы, молекулы, сложные мол. комплексы обусловливают высокую избирательность биохим. р-ций, управление и самоорганизацию хим., биол. и физиол. процессов, характерных для живой природы (см. Самоорганизация в неравновесных процессах). [c.219]

В обеих я-системах электронные переходы в первой полосе поглощения имеют я-> я -природу. Электрон перемещается с ВЗМО на НВМО. При этом происходит поляризация симметричного я-облака исходной молекулы. Как видно из Я,, и е, 1,3,5-гексатриена и бензола они примерно одинаково поляризуются квантами света с длиной волны 256—263 нм. Однако обращает на себя внимание очень большая разница в вероятностях поглощения квантов света у бензола поглощение в первой полосе в 200 с лишним раз ниже, чем у линейного триена. Следовательно, сечение поглощения фотонов отличается у них во столько же раз. Обе я-системы — линейная сопряженная полиеновая (триены, тетраены и т. д.) и бензольная могут быть признаны и считаются хромофорами, так как в результате их химической поляризацйи функциональными заместителями (-ЫНг, -ОН, -N0, -КОг и т. д.) их можно превратить в окрашенные соединения. [c.270]

Корпускулярная природа света обнаруживается при взаимодействии его с отдельными молекулами, которые поглощают и испускают свет квантами величины Av. Согласно теории Эйнштейна, кванты света обладают по крайней мере некоторыми динамическими свойствами частиц и известны под названием фотонов. Но идея частицеподобных фотонов не избавляет от необходимости понимать свет как волну, поскольку только волновой теорией можно объяснить явления дифракции и интерференции. Фактически этот дуализм не ограничивается только светом он распространяется и на элементарные частицы вещества, ярким примером чего может служить дифракция электронов [c.9]