Химическое действие света

Слайд 1. Химическое действие света

От основ фотохимии до классической фотографии: как фотоны меняют материю

Слайд 2. Что такое фотохимические реакции?

Фотохимические реакции — это превращения веществ под действием энергии поглощаемого света.

Согласно закону квантового поглощения, каждый поглощенный фотон с энергией $E=h\nu$ способен вызвать превращение одной молекулы, если этой энергии достаточно для разрыва химических связей.

Слайд 3. Свет в природе и жизни

Фотосинтез: синтез органических веществ в растениях из $C{O}_2$ и $H_{2}O$ под действием Солнца.

Образование озона: в верхних слоях атмосферы под действием жесткого УФ-излучения.

Зрение: распад светочувствительного белка (родопсина) в сетчатке глаза при попадании света.

Синтез витамина D: происходит в коже человека под влиянием ультрафиолета.

Выцветание материалов: разрушение красителей в тканях и красках.

Слайд 4. Основа фотографии: соли серебра

В классической фотографии используется светочувствительность галогенидов серебра (чаще бромида серебра $AgBr$).

При попадании кванта света электрон отрывается от иона брома и захватывается ионом серебра, превращая его в нейтральный атом:

$A{g}^{+}+e^{-}\to Ag$. Эти атомы образуют скрытое изображение.

Слайд 5. Этапы создания фотографии

Кратковременное освещение фотослоя. В местах падения света образуются микроскопические центры скрытого изображения из атомов серебра.

Погружение в проявитель. В освещенных местах происходит лавинообразное восстановление серебра, и изображение становится видимым (негатив).

Растворение и вымывание оставшегося бромида серебра, который не подвергся действию света, чтобы снимок не чернел при просмотре.

Слайд 6. Спектральная чувствительность

График показывает относительную чувствительность обычного бромида серебра. Видно, что он почти не реагирует на красный свет, поэтому в фотолабораториях раньше использовали красные лампы.

Слайд 7. Пленка против Цифры

Основана на фотохимических реакциях. Изображение формируется за счет химического изменения вещества. Требует лабораторной обработки.

Основана на внешнем фотоэффекте в полупроводниках. Свет выбивает электроны, создавая электрический сигнал, который оцифровывается процессором.

Слайд 8. Ключевые понятия фотохимии

Фотолиз — разложение вещества под действием света. Пример: распад бромида серебра $AgBr\stackrel{h\nu }{\to }Ag+Br$.

Скрытое изображение — микроскопические скопления атомов серебра, возникающие в эмульсии при съемке, но невидимые до проявления.

Квантовый выход — мера эффективности: $\gamma =\frac{N_{mol}}{N_{phot}}$. Показывает, сколько молекул изменилось от одного фотона.

Сенсибилизация — добавление красителей для «обучения» пленки видеть красный и инфракрасный свет, к которому серебро обычно слепо.

Вопрос: Почему пленку проявляют в темноте или при красном свете, если она не прошла сенсибилизацию?

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему при проявке черно-белой пленки можно использовать красный фонарь, а для цветной — нет?

Какую роль играет желатин в составе фотоэмульсии?

Почему старые фотографии со временем желтеют?

Может ли свет разрушить молекулу, если длина его волны слишком велика?

Слайд 10. Подведем итоги

Химическое действие света заключается в разрыве связей или перестройке молекул при поглощении квантов энергии.

Фотосинтез — важнейший фотохимический процесс, обеспечивающий жизнь на планете.

Классическая фотография основана на восстановлении ионов серебра под действием света.

Энергия фотона должна быть больше или равна энергии связи в молекуле ($h\nu \ge E_{\text{св}}$).