V.4 Поглинання світла. Фізико-хімічна дія світла

Будь-яке середовище більшою чи меншою мірою поглинає світло. Ступінь поглинання залежить як від речовини, так і від товщини шару, через який проходить світло. Наприклад, не дуже товсті шари води прозорі, а багатометрові – не прозорі, метали, які не вважаються прозорими, при дуже малих товщинах пропускають світло.

Поглинання світла обумовлене перетворенням енергії електромагнітних хвиль у речовині в інші види енергії, у тому числі і в теплову. Внаслідок поглинання світла атоми і молекули середовища переходять у збуджений стан і стають хімічно активними. Хімічні реакції, в яких беруть участь такі атоми (молекули) називають фотохімічними. Один з прикладів таких реакцій є реакціїфотосинтезу, внаслідок яких при поглинанні світла пігментом зелених рослин хлорофілом із молекул вуглекислого газу та води утворюються органічні молекули (вуглеводи) і виділяється кисень.

Важливою особливістю процесу поглинання світла речовинами є його селективність, тобто речовина неоднаково поглинає електромагнітні хвилі з різними довжинами λ-хвиль. Так, хлорофіл поглинає хвилі з λ від 350 нм до 710 нм, окрім зеленого світла (0,52 >λ > 0,6 мкм), вода суттєво поглинає інфрачервоне світло (λ> 0,77 мкм), скло добре пропускає видиме світло, але сильно поглинає інфрачервоне і практично повністю ультрафіолетове світло. Поглинання видимого та інфрачервоного світла шкірним покривом тваринних організмів приводить до його нагрівання, а поглинання ультрафіолетового світла обумовлює фотохімічні реакції, внаслідок яких утворюється пігмент меланін, що має коричневий відтінок і запобігає проникненню ультрафіолетового випромінювання в організм та його негативній дії. Крім того, ультрафіолетове випромінювання з більшою довжиною хвилі (так званий ближній ультрафіолет) сприяє синтезу вітаміну Д в організмі тварин та людини. Ультрафіолетове світло з коротшою довжиною хвиль (дальній ультрафіолет) чинить виражену бактерицидну дію. При великих дозах короткохвильове ультрафіолетове випромінювання може викликати рак шкіри та незворотні зміни у органах зору людини і тварин.

V.5 Інтерференція світла

Інтерференцією називають накладання монохроматичних когерентних хвиль, в результаті чого в одних місцях простору коливання підсилюються, а в інших – гасяться.

Когерентними називають хвилі, що мають однакову частоту і постійну різницю фаз коливань.

Рис. V.4

Якщо в деяку точку Рприходять хвилі від двох джерел світлаS₁ іS₂(рис.V.4), що випромінюють когерентні монохроматичні хвилі, то результат їх накладання залежить від різниці ходу променів Δl=l₁-l₂. Якщо в Δlвкладається ціле числоnдовжин хвиль λ(парне число напівдовжини хвиль), то у випадку співпадання фаз коливань в джерелахS₁ іS₂фази коливань співпадають і в точкахS₂іМ, а оскільки відстаніS₂Р іМР однакові, то коливання в точкуРприходять в однаковій фазі і амплітуда результуючого коливання в ній збільшується, тобто в точціРвиникає максимум коливань. Умова максимумів інтерференції має вигляд:

. (V.3)

У випадку в точках S₂іМ коливання відбуваються в протилежних фазах. Тому і в точкуРвони будуть приходити в протилежних фазах (S₂Р =МР) і гаситимуться. Таким чином, умова мінімумів інтерференції в точціР:

. (V.4)

Із умов максимумів і мінімумів інтерференції хвиль неважко визначити довжину хвиль, якщо відома різниця ходу Δlпроменів.