Kokia medžiaga yra juoda ir skaidri. Skaidrių kūnų savybės

Žmonės gali atskirti siaurą gamtoje egzistuojančių spalvų diapazoną (vaivorykštės spalvas). Spalva Matomas spektras yra tarp bangos ilgių 750x10 -9 m (atitinka šviesos kraštą raudona kryptimi) ir 250x10 -9 m (atitinka šviesos kraštą violetine kryptimi). Bet koks objektas ar medžiaga turi tam tikrą spalva, išskiriant jį iš kitų panašios formos ir dydžio objektų. Šis elementas turi savybę sugerti ir atspindėti šviesą. Kaip žinote, dienos šviesa yra baltas(šią šviesą mes atsižvelgiame vertindami objekto spalvą) susideda iš 3 pagrindinių spalvų: žalios, mėlynos ir raudonos.

susideda būtent iš 7 vaivorykštės spalvų, kurios savo ruožtu susidaro iš šių 3 spalvų.

Mes matome objekto spalvą, atsispindėjusią nuo jo paviršiaus, bangos ilgį, kuris atsispindi nuo objekto paviršiaus arba šio objekto skleidžiamą šviesą. Taigi objektas įgauna būtent tokią spalvą, kokią atspindi. Likusias spalvas objektas sugeria ir nepasiekia mūsų akies tinklainės.

Cukraus kristalai yra skaidrūs, bet mes matome jį tokioje spalvoje, kurios šviesa krenta ant jo paviršiaus, šviesa pakartotinai atsispindi ir lūžta kristalų paviršiuose Spalvų atspalvių susidarymo šviesoje pobūdis būdingas materijos struktūrai. Iš fizikos kurso žinome apie Bohro atomo modelio egzistavimą, kai elektronai sukasi aplink atomą (kaip planetos aplink saulę). Kiekvienas elektronas turi tam tikrą energijos lygį (kad būtų lengviau suprasti, palyginkime šiuos lygius su kelių aukštų pastato aukštais). Judant iš vieno aukšto į kitą, energija išsiskiria – jei pereinama į žemesnį lygį, o energija įsisavinama – pereinant į aukštesnį lygį. aukšto lygio

. Energijos išsiskyrimas yra ne kas kita, kaip tam tikros spalvos (bangos ilgio, kurios energija tiksliai atitinka atliekamą perėjimą) spinduliavimas. Energija absorbuojama, kai šviesa patenka į objektą. Sudėtingos medžiagos, kaip žinoma, susideda iš paprastesnių medžiagų, tarpusavyje sujungtų molekulinis lygis . Kai kurios medžiagos turi stipresnę, kiti – ne tokie stiprūs. Kuo stipresnis ryšys tarp medžiagos atomų, tuo mažiau intensyvi ir šviesesnė spalva. Tai paaiškinama tuo, kad atomus jungiantiems elektronams „sunkiau“ pereiti prie skirtingų energijos lygiai(„namo grindys“), tai yra, elektronai yra mažiau „laisvi“. Esant silpnam ryšiui, jungiantys elektronai gali palikti savo energijos lygius ir pereiti į gretimus lygius tiek šalia savo atomo, tiek šalia gretimo atomo. Dėl šios priežasties platus medžiagų, turinčių silpnus cheminius ryšius, absorbcijos spektras. Kuo daugiau nepanašių atomų turi silpnas ryšys, kuo didesnis sugerties spektras, tuo intensyvesnė medžiagos spalva, tuo ji juodesnė.

Kodėl granuliuoto cukraus baltas, bet pats kristalas skaidrus? Kristalo paviršius yra beveik idealus, lygus, nes jį sudaro kristalinė gardelė lygumo ir lygumo atžvilgiu, jį galima palyginti su veidrodiniu paviršiumi. Kaip žinia, veidrodis labai gerai atspindi ant jo krintančius spindulius. Veidrodis – lygus ir labai plonu sluoksniu sidabrinės plokštelės ant stiklo paviršiaus. Cukraus kristalas, skirtingai nei veidrodis, taip pat turi šviesos pralaidumą, nes jo kraštai yra skaidrūs. Šviesa, patekusi į kristalo paviršių, iš dalies atsispindi nuo plokščio ir lygaus paviršiaus, lūžta, kai praeina pro viršutinį kraštą, praeina per kristalą ir iš dalies atsispindi nuo apatinis kraštas, lūžta ir palieka kristalą.

Šviesa prasiskverbė pro kristalą – štai kodėl mes matome kristalą skaidrų. Kas atsitinka, kai kristalų yra daug?

Šiuo atveju nutinka beveik tas pats, tačiau vaizdas šiek tiek pasikeičia. Tie patys reiškiniai vyksta su visais cukraus kristalais, bet tuo pat metu šviesai išėjus iš vieno kristalo, ji iškart patenka į kitą, ir vaizdas kartojasi. Taigi šviesa gali keliauti per dešimtis, šimtus ir tūkstančius kristalų, ir kiekviename kristale atsitiks tas pats. Šiuo atveju šviesa gaus daugybę atspindžių iš gretimų kristalų paviršių ir vėl grįš į kristalą, kol jo kelyje neatsiras naujų kristalų. Taigi šviesos energija kaupiasi kristaluose, kurie tarsi „neišleidžia šviesos“. Štai kodėl granuliuotą cukrų matome kaip baltą, tiksliau – spalvą, kuria jį apšviečiame. atsitinka kitaip. Lūžis priklauso nuo terpės, per kurią praeina šviesa, lūžio rodiklio. Lūžio rodiklis yra lygus matematiniam šviesos greičio vakuume ir šviesos greičio terpėje, kurioje nustatoma lūžis, santykiui. Terpės lūžis taip pat gali būti apibrėžtas kaip matematinis kritimo kampo santykis (Sin) ir lūžio kampo (sin) santykis. Kaip didesnis tankis aplinka, temos didesnis koeficientas refrakcija. Pavyzdžiui, oro n (oras) = ​​1,0002926; vanduo 1,332986; deimantas 2,419; Tai yra, jei palyginsime objektų brėžinius, gautus žiūrint per orą, vandenį ir deimantą, tada kreiviausias vaizdas bus žiūrint per deimantą.

Kokios spalvos priklauso trumpųjų bangų spalvų grupei, vidutinių bangų spalvų grupei ir ilgųjų bangų spalvų grupei?

Visa mus supanti gamta susideda iš daugybės skirtingų objektų, kurie, apšviesti, yra suvokiami žvilgsniu. Už aktą vizualinis suvokimas būtini jo objektai – šviesa, smegenys ir akis. Tai šviesos (matomos) spinduliuotės Žmogaus akis yra šių bangų imtuvas. Šviesos bangos nėra vienodos. Jie sudaro spektrą. Kai žmogaus akis vienu metu suvokia visas šviesos bangas, mes patiriame baltą dienos šviesą. Tačiau šviesos banga gali būti bet kokio ilgio, tada ji gali sukelti spalvos (chromatinį) pojūtį. Objektas sugeria visas šviesos bangas, išskyrus vieną; tada nuo jo atsispindi vienalytė banga ir, pataikydama į žmogaus akį, sukelia tam tikrą pojūtį. Akis analizuoja šviesos bangas pagal jų ilgį. Šviesos bangos ilgio matavimo vienetas yra nanometras. tam tikro ilgio spalva mūsų įprastu supratimu „tampa“ tik tada, kai atsitrenkia į žmogaus akies tinklainę ir sukelia pojūtį. Žmogaus tinklainė suteikia aiškiai išsiskiriančius septynių spalvų pojūčius: raudoną, oranžinę, geltoną, žalią, mėlyną, indigo, violetinę. Bet taip pat suteikia iki 120 tarpinių pojūčių, kurių vienažodžių pavadinimų neturime. Esame priversti vartoti dvigubus pavadinimus: raudona-oranžinė, geltona-žalia ir kt. Visų pojūčių iš įvairių šviesos bangų derinių akyse galima pateikti tokį nesuskaičiuojamą skaičių, kad net sunku įsivaizduoti. Šios spalvos paprastai skirstomos į tris grupes: Trumpųjų bangų spalvų grupei (380-500 n.m.) priklauso violetinė, mėlynai violetinė, mėlyna, šviesiai mėlyna.

Vidutinės bangos gėlių grupei (500-600 n.m.) priklauso: žalia-mėlyna, žalia, geltona-žalia, geltona, geltona-oranžinė. Ilgųjų bangų spalvų grupė (700-760 n.m.) apima: oranžinę, raudonai oranžinę, raudoną.?

380 n.m. 760 n.m.

Remiantis šiuolaikinėmis idėjomis, bet kokia suvokiama spalva yra smegenų produktas. Kiekvieno iš mūsų smegenys yra spalvų „kūrėjos“. Taigi, spalva – tai pojūtis, atsirandantis regėjimo organe, kai jį veikia šviesa, t.y. šviesa+regėjimas=spalva.Šviesa yra elektromagnetinės bangos judėjimas. Matomų spalvų bangų ilgiai svyruoja nuo 380 nm. iki 760 nm. Be matomų spindulių, yra ir nematomų, taip pat skleidžiamų karštų kūnų. Tai ultravioletiniai spinduliai, kurių bangos ilgis mažesnis nei 860 nm, ir infraraudonieji spinduliai, pasižymintys stipriomis šiluminėmis savybėmis, kurių bangos ilgis didesnis nei 770 nm.

Bangos, kurių bangos ilgis mažesnis nei 380 nm. - tai ultravioletiniai spinduliai, kurių ilgis didesnis nei 760 nm. - Tai infraraudonųjų spindulių šviesa. Lentelėje 1 paveiksle parodyta spalvos priklausomybė nuo matomo spektro bangos ilgio. Skaidrių kūnų savybės. Savybės neskaidrūs kūnaiŠviesa ir spalva gamtoje

Spinduliavimo energijos srautas, krintantis ant paviršiaus, dalinai prasiskverbia giliai į kūną ir, prasiskverbdamas į storį, išnyksta, o iš dalies atsispindi nuo paviršiaus. Išnykimo laipsnis priklauso nuo spinduliuotės srauto savybių ir kūno, kuriame vyksta procesas, savybių. Šiuo atveju jie sako, kad paviršius sugeria spindulius.

Priklausomai nuo atstumo, iki kurio šviesos spindulys prasiskverbia giliai į kūną prieš visišką išnykimą, Visi korpusai sutartinai skirstomi į skaidrius, permatomi ir nepermatomi. Tik vakuumas laikomas absoliučiai skaidriu visiems spinduliams. Skaidrūs korpusai yra oras, vanduo, stiklas, krištolas ir kai kurios plastiko rūšys. Metalai paprastai laikomi nepermatomi. Porcelianas, matinis stiklas – permatomi korpusai.

Medžiaga arba terpė vadinama „skaidria“, jei per šią medžiagą ar terpę galima matyti objektus; Šia prasme skaidria medžiaga vadinama ta medžiaga, kuri, nesugerdama ir neišsklaidydama, perduoda visų arba kai kurių bangų ilgių spindulius, veikiančius akies tinklainę. Jei medžiaga laisvai praleidžia visus arba beveik visus akiai matomo spektro spindulius, tokius kaip vanduo, stiklas, kvarcas, tada ji vadinama „visiškai skaidriu“; jei tik vieni spektro spinduliai praeina laisvai, o kiti yra sugeriami, tai tokia terpė vadinama „skaidria spalvota“, nes, priklausomai nuo terpės perduodamų spindulių, per ją žiūrimi objektai atrodo nuspalvinti viena ar kita spalva. ; pvz., spalvotas stiklas, tirpalas vario sulfatas ir tt Tinkamai apdorojant galima pakeisti terpės skaidrumo laipsnį, nekeičiant jos perduodamų spindulių pobūdžio; taigi, pavyzdžiui, stiklo plokštės paviršių padarius matinį, tai yra padengus mažų netaisyklingų kraštų tinklu, kuris atspindi ir išsklaido šviesą, galima paruošti „peršviečiamą“ plokštę, per kurią bus matomi objektų kontūrai. vos matomas; Į skaidrią terpę įdėjus smulkius joje suspenduotos skirtingo lūžio rodiklio medžiagos miltelius (pieno stiklas, emulsijos) arba beveik nepermatomą medžiagą mirkant skysčiu (popierius, impregnuotas aliejumi; mineralinis hidrofanas, impregnuotas vandeniu), gauname. „skaidri“ terpė, per kurią ne Objektų kontūrai jau matomi, tačiau skiriasi ir šviesos šaltinių buvimas. Taigi terpės galią pirmiausia lemia sugertų ir išsklaidytų šviesos spindulių, praeinančių per terpę, kiekis; pastarasis priklauso nuo terpės storio, didėja didėjant spindulių nueinamo kelio storiui.

Labai ploni nepermatomų medžiagų sluoksniai (ploni metalų sluoksniai) praleidžia tam tikrą šviesos kiekį, tačiau net ir labai skaidrių kūnų (vandens) stori sluoksniai gali būti neskaidrūs. Tam tikros medžiagos sugerties koeficientas priklauso nuo skleidžiamos šviesos bangos ilgio, o skirtingo bangos ilgio spinduliams tai pačiai medžiagai gali būti labai skirtingas.

Korpusai gali būti skaidrūs arba nepermatomi. Atspindėjimas, sugertis, perdavimas – gali atsirasti tik tada, kai apšviečiami skaidrūs objektai. Tam tikrą objekto spalvą akis fiksuoja po šviesos sąveikos su šiuo objektu, priklausomai nuo atspindėtos spalvos bangos ilgio.

Taip baltas lapas atrodo baltas, nes atspindi visas spalvas. Žalias objektas daugiausia atspindi žalieji spinduliai, mėlynas objektas – mėlyni spinduliai. Jei objektas sugeria visą ant jo krintantį šviesą, tada jis suvokiamas kaip juodas

Oro aplinka uždelsia ir išsklaido kai kuriuos violetinius, mėlynus, žalsvai mėlynus spindulius, likusius perduoda beveik be trukdžių. Taigi rezultatas - mėlynas dangus virš mūsų galvų. Ryto ir vakaro aušros nudažytos šiltomis spalvomis, nes saulės šviesa, prasiskverbdamas pro storesnį atmosferos sluoksnį, praranda daug šaltų spindulių. O saulės apšviestas sniegas kalnų viršūnėse atrodo rausvas dėl to ryški šviesa, atspindėtas balto paviršiaus, pakeliui į mus taip pat praranda dalį trumpųjų (šaltų) spindulių.

Spindulių atspindys. Ant lygaus paviršiaus krintantis šviesos spindulys nuo jo atsispindi tokiu pat kampu, t.y. spindulio kritimo kampas lygus kampui jo atspindys. Pagal šviesos spindulių atspindžio pobūdį paviršiai skirstomi į veidrodinius, blizgius ir matinius.

Veidrodiniai paviršiai atspindi beveik visą pluošto srautą tokiu pat kampu į paviršių, jo neišsklaidydami.

Blizgūs paviršiai, pavyzdžiui, dažyti emaliniais dažais, atspindi nemažą spindulių dalį artima veidrodinei kryptimi, šiek tiek juos išsklaidydami. Tokio tipo paviršių pavyzdys yra emaliniais dažais dažyti paviršiai.

Matiniai paviršiai išsklaido šviesos spindulius dėl tam tikro nelygumo (pavyzdžiui, šviežias išdžiūvęs tinkas, siena, padengta lipniais dažais, nedažyta mediena).

Chemija daugeliui iš mūsų atrodo labai nuobodus mokslas. Tai tarsi skaičiavimai, bet vietoj skaičių yra raidės. Turite būti unikalus psichologas, kad džiaugtumėtės sprendimu matematines problemas su abėcėle. Tačiau „YouTube“ ieškokite „chemija“ ir pamatysite tikrai nuostabių dalykų, kurie, be jokios abejonės, sujaudins jūsų mintis.

7. Migdomoji bromo rūgštis

Jūsų prekiautojas yra ne mieste ir trūksta dienos LSD dozės? Jokių problemų. Tereikia dviejų paprastų medžiagų ir Petri lėkštelės, kad savo rankomis sukurtumėte ne virtualią, o tikrą. lavos lempa. Tik pokštas, kitaip jie ateis ir uždarys svetainę...

Pasak mokslo, Belousovo-Žabotinskio reakcija yra „svyruojanti cheminė reakcija“, kurio metu „pereinamojo laikotarpio metalo jonai katalizuoja įvairių, dažniausiai organinių, redukuojančių agentų oksidaciją bromo rūgštimi rūgštyje vandens aplinka“, kuri leidžia „plika akimi stebėti sudėtingų erdvinių ir laiko struktūrų formavimąsi“. Tai mokslinis paaiškinimas hipnotizuojantis reiškinys, atsirandantis, kai į rūgštinį tirpalą įmetate šiek tiek bromo.

Rūgštis bromą paverčia į cheminė medžiaga vadinamas bromidu (kuris įgauna visiškai kitokį atspalvį), bromidas savo ruožtu greitai vėl virsta bromu, nes jame gyvenantys mokslo elfai yra užsispyrę asilai. Reakcija kartojama vėl ir vėl, leidžianti be galo stebėti neįtikėtinų, bangas primenančių struktūrų judėjimą.

6. Skaidrios cheminės medžiagos akimirksniu pajuoduoja

Klausimas: Kas atsitiks, jei sumaišysite natrio sulfitą, citrinos rūgštį ir natrio jodidą? Teisingas atsakymas yra žemiau:

Kai sumaišysite aukščiau nurodytus ingredientus tam tikromis proporcijomis, galutinis rezultatas – kaprizingas skystis, kuris iš pradžių būna skaidrios spalvos, o paskui staiga pajuoduoja. Šis eksperimentas vadinamas " Jodo laikrodis“ Paprasčiau tariant, ši reakcija įvyksta, kai tam tikri komponentai susijungia taip, kad jų koncentracija palaipsniui keičiasi. Jei jis pasiekia tam tikrą ribą, skystis pasidaro juodas.
Bet tai dar ne viskas. Pakeitę ingredientų proporciją, turite galimybę sulaukti priešingos reakcijos:

Be to, naudojant įvairių medžiagų ir formulės (pavyzdžiui, kaip pasirinktis - Briggs-Rauscher reakcija), galite sukurti šizofreninį mišinį, kuris nuolat keis spalvą iš geltonos į mėlyną.

5. Plazmos kūrimas mikrobangų krosnelėje

Ar norite nuveikti ką nors įdomaus su savo draugu, bet neturite daugybės neaiškių cheminių medžiagų ar pagrindinių žinių, reikalingų saugiai jas maišyti? Nenusiminkite! Šiam eksperimentui reikia tik vynuogių, peilio, stiklinės ir mikrobangų krosnelės. Taigi, paimkite vynuogę ir perpjaukite per pusę. Vieną iš gabalėlių vėl peiliu padalinkite į dvi dalis, kad šie ketvirčiai liktų sujungti žievele. Įdėkite juos į mikrobangų krosnelę ir uždenkite apverstu stiklu, įjunkite orkaitę. Tada atsitraukite ir stebėkite, kaip ateiviai pavagia nupjautą uogą.

Tiesą sakant, tai, kas vyksta jūsų akyse, yra vienas iš būdų sukurti labai mažą plazmos kiekį. Nuo mokyklos laikų žinote, kad yra trys materijos būsenos: kieta, skysta ir dujinė. Plazma iš esmės yra ketvirta rūšis ir yra jonizuotos dujos, gaunamos perkaitinant įprastas dujas. Vynuogių sultyse gausu jonų, todėl jos yra viena geriausių ir prieinamiausių priemonių paprastam darbui atlikti. moksliniai eksperimentai.

Tačiau būkite atsargūs bandydami sukurti plazmą mikrobangų krosnelėje, nes stiklo viduje susidaro ozonas dideli kiekiai gali būti toksiškas!

4. Laminarinis srautas

Jei sumaišysite kavą su pienu, gausite skystį, į kurį vargu ar kada nors pavyks išsiskirti. sudedamosios dalys. Ir tai taikoma visoms medžiagoms, esančioms skysta būsena, tiesa? Teisingai. Tačiau yra toks dalykas kaip laminarinis srautas. Norėdami pamatyti šią magiją, tiesiog įlašinkite kelis lašus įvairiaspalvių dažų į permatomą indą su kukurūzų sirupu ir viską atsargiai išmaišykite...

... ir tada vėl maišykite tuo pačiu tempu, bet dabar priešinga kryptimi.

Laminarinis srautas gali atsirasti bet kokiomis sąlygomis ir naudojant įvairių tipų tačiau skysčiai šiuo atveju tokie neįprastas reiškinys dėl kukurūzų sirupo klampumo savybių, kurias sumaišius su dažikliais susidaro įvairiaspalviai sluoksniai. Taigi, jei taip pat atsargiai ir lėtai atliksite veiksmą priešinga kryptimi, viskas grįš į savo pradinę vietą. Tai tarsi kelionė laiku atgal!

3. Užgesusios žvakės uždegimas per dūmų taką

Galite išbandyti šį triuką namuose, nerizikuodami susprogdinti savo svetainę ar visą namą. Uždekite žvakę. Išpūskite ir nedelsdami nuneškite ugnį į dūmų taką. Sveikiname: jūs tai padarėte, dabar esate tikras ugnies meistras.

Pasirodo, tarp ugnies ir žvakių vaško yra kažkokia meilė. Ir šis jausmas yra daug stipresnis, nei manote. Nesvarbu, kokioje būsenoje yra vaškas – skystas, kietas, dujinis – ugnis vis tiek jį suras, aplenks ir sudegins velniop.

2. Sutraiškyti švytintys kristalai

Čia yra cheminė medžiaga, vadinama europium tetrakis, kuri pasižymi triboliuminescencijos efektu. Tačiau geresnis laikas pamatyti, nei skaityti šimtą kartų.

Šis efektas atsiranda sunaikinus kristaliniai kūnai transformacijos dėka kinetinė energija tiesiai į šviesą.

Jei nori viską pamatyti savo akimis, bet po ranka neturite europinio tetrakio, nesvarbu: tiks ir paprasčiausias cukrus. Tiesiog atsisėsk tamsus kambarys, įdėkite kelis cukraus kubelius į maišytuvą ir mėgaukitės fejerverkų grožiu.

Dar XVIII amžiuje, kai daugelis žmonių taip manė mokslo reiškiniai sukeltas vaiduoklių ar raganų ar raganų šmėklos, mokslininkai naudojo šį efektą, norėdami šaipytis iš „paprastų mirtingųjų“, tamsoje kramtydami cukrų ir juokdamiesi iš tų, kurie nuo jų bėgo kaip ugnis.

1. Pragariškas monstras, išnyrantis iš ugnikalnio

Gyvsidabrio(II) tiocianatas – iš pažiūros nekaltas balti milteliai, bet vos padegus, iš karto virsta mitinis monstras, pasiruošęs praryti tave ir visą pasaulį.

Ieškote ko nors susijusio su chemija? Galbūt paskutinė jūsų paieškos užklausa buvo pirkti termo etiketes ir atėjote čia, tada aš padėsiu ir čia, paspaudęs nuorodą - ko ieškojote, o tiksliau spausdinant ir parduodant termo etiketes.

P.S. Mano vardas Aleksandras. Tai mano asmeninis, nepriklausomas projektas. Labai džiaugiuosi, jei straipsnis patiko. Norite padėti svetainei? Tiesiog pažiūrėkite toliau pateiktą skelbimą, kad sužinotumėte, ko neseniai ieškojote.

Autorių teisių svetainė © – šios naujienos priklauso svetainei ir yra tinklaraščio intelektinė nuosavybė, saugoma autorių teisių įstatymų ir negali būti niekur naudojama be aktyvios nuorodos į šaltinį. Skaityti daugiau - "apie autorystę"

Ar tai, ko ieškojote? Galbūt tai yra kažkas, ko taip ilgai negalėjote rasti?



Šiuolaikinės idėjos apie elektromagnetinės spinduliuotės ir materijos sąveikos mechanizmą neatsako į šį iš pirmo žvilgsnio paprastą klausimą: kodėl, pavyzdžiui, silpnesnės energijos radijo bangos laisvai pereina per popieriaus lapą, o šviesos bangos – ne? Kodėl tas pats popieriaus lapas, suvilgytas aliejumi, pradeda skleisti šviesą?
Moksliškai priimta šviesos perdavimo materijoje hipotezė redukuoja šis procesasį skaidrios terpės atomų ir molekulių elektronų šviesos fotonų pakartotinį emisiją, į krūvių ir laukų judėjimą materijoje. Tačiau S.I. Vavilovas parodė, kad terpės molekulės visiškai sugeria šviesos kvantus ir neužtikrina tiesioginės jų pakartotinės emisijos. O pats pakartotinės emisijos procesas šiuo atveju turėtų būti tikimybinis.
9-1212 ny charakteristika, kuri prieštarauja pastebėjimams. Todėl ši hipotezė negali atsakyti į aukščiau pateiktus klausimus.
Eterinio šviesos prigimties hipotezės rėmuose šviesos (eterinė) banga terpėje sklinda šios terpės tarpatominio eterinio lauko (IAEF) virpesių trikdžių bangos pavidalu. Medžiagos (terpės) skaidrumą lemia jos gebėjimas perduoti šviesos bangas be didelių dažnio ir amplitudės iškraipymų.
Šviesos bangų prasiskverbimą į medžiagą turėtų įtakoti tiek atomų išsidėstymo vienas kito atžvilgiu struktūra (gardelės forma), tiek elektroninių atomų sluoksnių struktūra.
Panagrinėkime šių veiksnių įtaką šviesos bangų pratekėjimui skaidrioje terpėje, naudodamiesi deimanto ir stiklo pavyzdžiu.
Deimantas savaip cheminė sudėtis- anglis. Jis turi kristalinė gardelė oktaedrinė forma, kurioje atstumai tarp gretimų atomų visuose paviršiuose yra vienodi ir turi mažiausią reikšmę (a = 3,5595 A). Deimanto skaidrumas smarkiai keičiasi priklausomai nuo azoto priemaišų buvimo ar nebuvimo jame. Deimantai su azoto priemaišomis pasižymi mažu fotolaidumu. Jie taip pat sugeria infraraudonųjų (8–10 mikronų) ir ultravioletinių (nuo 3300 A) spinduliuotę. Azoto neturintys deimantai yra praktiškai izotropiniai ( fizines savybes nepriklauso nuo krypties), turi didelį fotolaidumą, nesugeria infraraudonoji spinduliuotė ir skaidrus ultravioletinei (iki 2200 A) spinduliuotei, turi itin didelis šilumos laidumas.
Stiklas yra kietas amorfinė medžiaga, kuris, priklausomai nuo sudėties, yra skaidrus vienoje ar kitoje optinio diapazono srityje. Stiklas gaminamas peršaldant lydalą, kuriame yra stiklą formuojančių komponentų (silicio, boro, aliuminio oksidų, fosforo ir kt.) ir metalų oksidų (ličio, kalio, magnio, švino ir kt.).
Stiklo pagrindas yra silicio oksido molekulė. Molekulinė spektroskopija rodo, kad tam tikra molekulė turi cheminė formulė SiO4, t.y. Tarp silicio atomo ir deguonies atomo stebimas monovalentinis ryšys. Silicio oksido molekulės forma yra tetraedras. Ir kadangi silicio atomas yra keturvalentinis, kiekvienas deguonies atomas SiO4 molekulėje tuo pačiu metu yra susietas su kitu valentiniu ryšiu su gretimu silicio atomu, t.y. deguonies atomai yra lygiaverčiai (dvi ryšiai), nes jie vienu metu priklauso dviem gretimoms tetraedrams. Visi ryšiai tarp Si-O atomų yra vienodo ilgio (a = 1,60 A), todėl SiO4 tetraedrai turi teisingą konfigūraciją. Jie yra sujungti į dvimačius (sluoksnius) ir trimačius (erdvinius) kompleksus, kurie taip pat turi teisingą konfigūraciją.

Skaidrios terpės taip pat yra skysčiai, tokie kaip vanduo, alkoholiai, eteriai, tirpikliai, augaliniai aliejai ir tt Kas jos bendro su deimantu ir stiklu?
Vandens molekulės formulė yra H2O, o tarp deguonies atomo ir vandenilio molekulės yra labai ryškus ryšys (3.7.3 pav.). Vandens molekulių asociacija kambario temperatūroje svyruoja nuo 3 iki 6. Alkoholių, eterių, tirpiklių molekulės,! augaliniai aliejai susideda iš anglies, vandenilio ir deguonies atomų ir turi tam tikrą struktūrinę formą. Taigi, pavyzdžiui, molekulė etilo alkoholis CH3CH2OH, o jo struktūra parodyta Fig. 4.7.1. Eterių, tirpiklių, aliejų ir kitų molekulės turi panašią struktūrą organiniai junginiai.
Bet kurios skaidrios terpės struktūrai būdinga didelio tankio Atomų (molekulių) „pakavimas“ ir vienodi atstumai tarp jų visomis kryptimis. Deimante tokią terpės struktūrą užtikrina oktaedrinė kristalinės gardelės forma. Stiklą formuojančiame silicio okside atstumas tarp atomų ir tarp molekulių taip pat yra toks pat ir minimalus. Tokia atomų (molekulių) išdėstymo forma užtikrina maksimalų jų „pakavimo“ tankį ir vienodą atstumą tarp jų visomis kryptimis.
Skysčio (vandens, alkoholio ir kt.) molekulės gali būti pavaizduotos „lipnių“ rutuliukų pavidalu, kurie užpildo tam tikrą tūrį. Todėl atstumas tarp skysčio molekulių taip pat bus minimalus ir identiškas visomis kryptimis, t.y. Molekulių erdvinis išsidėstymas skystyje yra toks pat kaip molekulių stikle. Todėl stela kartais vadinama „šaldytu skysčiu“. Iš to išplaukia, kad vienas iš būdingos savybės skaidri mediaga – tai mažiausias ir vienodas atstumas tarp atomų (molekulių), t.y. jie visi yra izotropiniai.
Terpės fotolaidumo priklausomybė nuo atomų išsidėstymo struktūros (kristalinės gardelės) išplaukia iš sekantį pavyzdį. Grafitas, kaip ir deimantas, yra anglis, tačiau skirtingai nei deimantas turi prizminę kristalinę gardelę, kurios briaunos nelygios, t.y. Atstumas tarp atomų grafite yra skirtingas kiekviena kryptimi. Ir ši struktūra, anglies atomų išsidėstymas grafite, daro jį nepermatomą.

Panagrinėkime galimą skaidrios terpės struktūros ir jos atomų elektroninių sluoksnių įtakos fotolaidumui mechanizmą.
Bet kokia skaidri terpė turi turėti tam tikrą atsparumą šviesos (eterinėms) bangoms. Šio pasipriešinimo dydį lemia MAEP efitonų virpesių kryptis, amplitudė ir dažnis ir, svarbiausia, išoriniai terpės atomų elektroniniai sluoksniai. Kadangi skaidrios terpės yra izotropinės, kiekvienu laiko momentu efitonų virpesių kryptis turėtų būti vienodai tikėtina bet kuria kryptimi, t.y. skaidriose terpėse neturėtų būti nukreiptų efitonų virpesių MAEP ir išoriniuose elektroniniuose atomų sluoksniuose. Efitonų virpesių dažnis MAEP ir išorėje elektroniniai sluoksniai lemia struktūra atominiai apvalkalai. O kadangi atstumai tarp skaidrios terpės atomų yra minimalūs, efitonų virpesių amplitudė taip pat turės minimalią reikšmę. Permatomos terpės viename ar kitame derinyje daugiausia susideda iš anglies, silicio, deguonies ir vandenilio atomų.
Ką bendro turi išoriniai šių atomų elektroniniai sluoksniai? Anglies atomo (6C12) elektroninio apvalkalo struktūros konfigūracija yra 2s2/2p2, silicio atomo (14Si28) – 3s2/3p2, o deguonies atomo (8016) – 2s2/2p4. Anglies atomas antrame (išoriniame) elektronų sluoksnyje turi du elektronus vir būsenoje, o silicio atomas trečiajame (išoriniame) elektronų sluoksnyje taip pat turi du elektronus s ir p būsenose. Deguonies atomas antrajame (išoriniame) elektronų sluoksnyje turi du elektronus s būsenoje ir keturis elektronus p būsenoje. Iš pastato konfigūracijos elektroniniai apvalkalai anglies, silicio ir deguonies, aišku, kad jų elektroninių sluoksnių užpildymas yra normalus (be tarpų), o elektronų skaičius visada lygus. Vandenilio atomas turi tik vieną elektroną, tačiau skaidrios terpės molekulėje vandenilio atomų skaičius visada yra lyginis, todėl elektronų skaičius taip pat yra lyginis.
Atominė masė anglies yra 12, deguonies - 16, o silicio - 28. Todėl dėl didesnė masė silicio atomo branduolio virpesių dažnis bus mažesnis už anglies ir deguonies branduolių virpesių dažnį. Tačiau anglies ir deguonies atveju išorinis elektronų sluoksnis yra antrasis sluoksnis, o silicio - trečiasis. O kadangi efitonų virpesių dažnis elektroniniuose sluoksniuose didėja tolstant nuo atomo branduolio, efitonų virpesių dažniai išoriniuose elektroniniuose anglies, deguonies ir silicio atomų sluoksniuose turėtų būti lygūs vienas kitam.
Kai šviesos banga krenta ant skaidrios terpės, atsiranda papildymas harmonines vibracijasši banga su MAEP terpės efitonų virpesiais. Šiuo atveju paprastai atsižvelgiama į dvi ribines ribas
atvejis: tos pačios krypties svyravimų sudėjimas ir tarpusavio sudėjimas statmenos kryptys. Mūsų atveju šis metodas negali būti naudojamas, nes kiekviename MAEP aplinkos mikroregione efitonų virpesių kryptys yra izotropinės. Todėl integruotas MAEP virpesių poveikis šviesos bangai turėtų būti minimalus (in idealiai lygus nuliui). Tai palengvina ir elektronų sukinių orientacija skaidrios terpės atomų išoriniuose elektronų sluoksniuose: kadangi elektronų skaičius visada yra lygus, tai kiekviena elektronų pora turi sukinius, orientuotus į priešingomis kryptimis, t.y. atomo sukimasis lygus nuliui. Todėl jie praktiškai neturi įtakos energijai mechaninės vibracijos MAEP efitonai, taip pat jų orientacija pagal elektrinius ir magnetinius komponentus.
Iš to išplaukia, kad skaidriose terpėse efitonų virpesiai tarpatominiame eteriniame lauke ir išoriniuose elektroniniuose atomų sluoksniuose turėtų būti izotropinės krypties, minimalios amplitudės ir vienodo dažnio vienas kitam.
Tamprios šviesos bangos efitonų mechaninių virpesių energija yra daug didesnė už skaidrios terpės MAEP efitonų virpesių energiją (didesnis virpesių dažnis, didesnė amplitudė, sklinda viena kryptimi). Šviesos banga „priverčia“ MAEP efitonus svyruoti tokiu pat dažniu, amplitude ir ta pačia kryptimi, kaip ir šviesos bangos efitonų virpesiai, patenkantys į skaidrią terpę. Todėl skaidrios terpės fotolaidumas yra atvirkščiai proporcingas šviesos bangos energijos sąnaudoms šiai transformacijai.
Jei popieriaus lapas pamirkomas aliejuje, jis pradeda skleisti šviesą. Šis reiškinys paaiškinamas tuo, kad aliejaus molekulės užpildo visus tarpus tarp celiuliozės gijų ir taip sudaro permatomus kanalus šviesos bangoms praeiti. Įvairios priemaišos žymiai pablogina skaidrios terpės fotolaidumą. Pavyzdžiui, azoto oksido priemaišų (N2O5 – bespalvių kristalų) buvimas deimante pablogina jo fotolaidumą, nes azoto oksido kristalai sudaro mikroregionus, kuriuose pažeidžiamos skaidrios terpės savybės.
Dar XIX amžiaus pirmoje pusėje buvo pastebėta, kad net azoto oksidas (NO) turi didelį atsparumą šviesos bangoms. Autorius šį klausimą J. Tyndallas rašė: „Eterio bangos praeina per orą, deguonį, vandenilį ir azotą nesusigėrusios, o šių dujų temperatūra nepakyla pastebimai, net naudojant stipriausius temperatūros spindulius. Šiuo atžvilgiu azoto oksidas yra vertas ypatingas dėmesys, jis chemiškai sujungia tą patį
atomai, kurie egzistuoja nesusiję ore; bet sugeriamumas sudėtingas kūnas 1860 kartų didesnis nei oro sugerties pajėgumas.
Tuo pačiu atveju, kai ant terpės krenta eterinė (elektromagnetinė) banga, kurios efitonų mechaninių virpesių energija yra mažesnė už terpės tarpatominio eterinio lauko efitonų virpesių energiją, tada dėl to bangų pridėjimo, atsiranda tarpatominio eterinio lauko efitonų virpesių amplitudinė moduliacija (4.7.2 pav.) krintančios bangos sklidimo kryptimi. Praėjusi per terpę, eterinė banga jau laisvai sklinda aplinką supančioje eterinėje erdvėje.



Ar jums patiko straipsnis? Pasidalinkite su draugais!