27.4. Жарықтың химиялық әсері

Жарық сәулесінің әсеріне тікелей байланысты жүрілетін реакцияларды фотохимиялық реакциялар дейді. Мысалы, жарықтың әсеріне молекуласы күміске және бромға ыдырайды. Бұл реакцияны түрлі-түсті емес қарапайым фотосурет алу үшін қолданады. Ол үшін фотопластинканың бетіне жарық сезгіш дің жұқа қабаты отырғызылады. ің ыдырау дәрежесі жарықтың қарқындылығына тәуелді. Ал, фотопластинканың әрбір элементіне келіп түсетін жарықтың қарқындылығы дененің бетінің оптикалық қасиетіне тәуелді. Фотопластинканың бетінің  ыдырамаған бөлігі қара болып көрінеді, жарық өткізбейді, ал ыдырау дәрежесіне қарай пластинканың бетінің әрбір элементі жарықты әртүрлі өткізетін болады. Фотопластинканың негативтік кескіні осы әдіспен дайындалады.

Жарықтың әсерінен өсімдіктердің жапырақтарында ыдыраған молекуласы, ауаны үздікіз оттегімен қамтамасыз етіп отырады. Оттегінің тірі организм үшін қаншалықты маңызды екенін білеміз.

Жарықтың әсерінен тек күрделіі молекулар ғана ыдырамайды, керісінше қарапайым молекулардан күрделіі молекулар түзіледі.

Фотохимиялық реакциялар оптоэлектроникада маңызды міндет атқармайды, сондықтан оны кең көлемде талдамадық.

27.5. Жарықтың әсерінен денелердің жарық шығаруы. Фотолюмиесценция

Сырттан түсірілген жарық әсерінен кейбір денелер өздері қызбай-ақ жарық шығарады. Мұндай жағдайда денелердің шығарған жарығының тербелістерінің жиіліктері оны қоздырушы жарықтың тербелістерінің жиіліктерімен бірдей болмайды. Осылайша әрбір заттан шығатын жарықтың түсі оны қоздырушы жарықтың түсінен басқа болады. Бұл құбылыс фотолюмиесценция деп аталады.

Жалпы денелердің қандай бір себепке байланысты қызбай-ақ жарық шығаруын құбылысын люмиесценция деп атайды.

Жарықтың фотондық теориясы бойынша дене бетіне түскен жарықты, яғни энергиясы фотонды жұтады. Бұл энергия заттан ұшып шыққан фотонның энергиясына және заттың ішінде энергияның басқа түріне айналады. Энергияның сақталу заңы бойынша:

, немесе

, (27.6)

мұндағы энергияның басқа түріне айналған фотонның энергиясының бір бөлігі. Егер болса, онда бұдан . Бұдан шығатын қортынды көп жағдайда фотолюмиесценция жарығының толқыны оны қоздырушы жарықтың толқынынан ұзын болады. Бұл қағиданы Стокс ережесі деп атайды.

27.6. Жарықтың жылулық әсері

Денеге жұтылған жарық сәулесінің энергиясы әрқашанда жылулық энергиясына айналады. Бұл жылулық энергия радиотолқыннан бастап гамма сәулеге дейінгі кез келген электрмагниттік толқындардың энериясына айнала алады.

Жарық сәулесінің жылулық энергиясы әлемде аса маңызды міндет атқарады. Егер күн сәулесі болмаса, онда Жер бетінде ешқандай физикалық, биологиялық, химиялық өзгерістер, сонымен қатар қандайда бір тіршілік нышаны болмас еді.

27.7. Жарықтың әсерінен денелердің электр өткізгіштік қасиетінің өзгеруі. Фотоэффект

Жарықтың әсерінен денелердің электр өткізгіштік қасиетінің өзгеруін, яғни жарық энергиясының электр энергиясына айналуын фотоэлектрлік немесе фотоэффект деп атайды. Фотоэффектні сыртқы және ішкі деп екі түрге бөледі.

Жарықтың әсерінен металдың бетінен электронның сыртқа ыршып шығуын сыртқы фотоэффект, ал металдың бетінен ыршып шыққан электронды фотоэлектрон деп атайды. Эйнштейінің пікірінше әрбір электрон тек бір ғана фотон энергиясын жұтады. Жұтылған фотон энергиясының бір бөлігі электронды металдан бөліп шығаруға, ал одан артылған бөлігі фотоэлектронның кинетикалық энергиясына айналады:

, (27.7)

мұндағы электронның металдан шығу жұмысы, электронның массасы, электронның металл бетінен бөлініп шыққан кездегі жылдамдығы.

(27.7) өрнегі Эйнштейінің теңдеуі деп аталады. Осы теңдеуден фотоэлектронның кинетикалық энергиясы мынаған тең:

, (27.8)

демек, фотоэлектронның кинетикалық энергиясы жарық тербелістерінің жиілігіне тәуелді. Егер болса, онда болады да сыртқы фотоэффект құбылысы байқалмайды. Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады. Егер жарық тербелістерінің жиілігі

(27.9)

шамадан кем болса, ондай жарық фотоэлектронды шығара алмайды. (27.9) теңдеудің шарты бойынша анықталатын жиілік фотоэффектнің қызыл шегіне, яғни оның шектелуіне дәл келеді.

Жарықтың әсерінен шала өткізгіштер мен диэлектриктердің ішінде еркін заряд тасымалдаушылардың саны көбейіп, оладың өткізгіштік қасиеттерінің жақсаруын ішкі фотоэффект дейді.