Кванттық теорияның шығуы
Кванттық теорияның тууы: классикалық физиканың дағдарысы
ХХ ғасырдың басында физикада аса ірі төңкеріс болды: кванттық теорияның қалыптасуы басталды. Бұған дейін сан мәрте тексеріліп, мінсіз жұмыс істеп келген Максвелл электромагнетизм заңдары қызған дененің сәуле шығаруын (жылулық сәуле шығаруды) түсіндіруде күтпеген қиындыққа тірелді.
Негізгі мәселе
Тәжірибеде байқалған жылулық сәуле шығару спектрлеріндегі энергияның жиілік бойынша үлестірілу заңдылықтарын классикалық теориямен түсіндіру мүмкін болмады.
Максвелл теңдеулері радиотолқындардың антенна арқылы шығарылуын тамаша сипаттады және электромагниттік толқындардың бар екенін алдын ала болжауға мүмкіндік берді. Алайда сол заңдарды қызған денеден шығатын қысқа толқынды сәуле үшін қолданғанда, теория тәжірибемен үйлеспейтін қорытындыға әкелді: қызған дене сәуле шығарумен үнемі энергия жоғалтып, ақыры абсолют нөлге дейін салқындауы тиіс сияқты көрінді.
Классикалық көзқарас
Зат пен сәуле шығару арасында жылулық тепе-теңдік орнығуы мүмкін емес деген тұжырымға келіп тірелді.
Тәжірибелік шындық
Күнделікті тәжірибе мұны растамайды: қызған дене өз энергиясын толықтай сәуле шығаруға жұмсап қоймайды, белгілі жағдайларда тұрақты күйге келеді.
Теория мен тәжірибе арасындағы осы қайшылықтан шығудың жолын іздей отырып, неміс физигі Макс Планк түбегейлі жаңа болжам ұсынды: атомдар электромагниттік энергияны үздіксіз емес, жеке порциялармен — кванттармен шығарады.
Планк гипотезасы
Әрбір кванттың энергиясы оның жиілігіне пропорционал: E = hν
Мұндағы h — Планк тұрақтысы, ал ν — сәуленің жиілігі.
Жарықтың химиялық әсері және фотосурет
Молекулалардың кез келген түрленуі — химиялық процесс. Көбіне жарық әсерінен молекула ыдырағанда, бірінің артынан бірі жүретін тізбектелген химиялық реакциялар басталады. Матаның күн көзінде оңуы немесе терінің күнге тотығуы — жарықтың химиялық әсеріне қарапайым мысалдар.
Тіршілік үшін маңызы
Өсімдіктердің жасыл жапырақтарында (сондай-ақ көптеген микроорганизмдерде) жарық әсерінен аса маңызды реакциялар жүреді. Бұл процестер Жердегі тіршілік үшін шешуші рөл атқарады: қорек түзеді және тыныс алу үшін қажет оттегін бөледі.
Жапырақтар ауадан көмірқышқыл газын сіңіріп, оның молекулаларын құрамдас бөліктеріне — көміртек пен оттегіне — ажыратады. Орыс биологы Климент Аркадьевич Тимирязевтің көрсетуінше, бұл құбылыс хлорофилл молекулаларында күн спектрінің қызыл сәулелерінің әсерінен тиімді жүреді.
Көміртек тізбегіне тамыр арқылы топырақтан алынатын басқа элементтердің атомдары қосыла отырып, өсімдіктер адам мен жануарларға қажет қоректік заттардың — белоктардың, майлардың және көмірсулардың — молекулаларын құрастырады.
Фотопластина қалай жұмыс істейді
Фотопластинаның (немесе фотопленканың) сезімтал қабаты желатинге енгізілген бромды күмістің өте ұсақ кристалдарынан тұрады. Жарық кванттары кристалдарға түскенде, электрондар бром иондарының бір бөлігінен бөлініп шығады. Бұл электрондарды күміс иондары ұстап алып, кристалдардың ішінде аз мөлшерде бейтарап күміс атомдары түзіледі.
Жасырын кескін
Жарық әсерінен фотопластинада пайда болған, бірақ көзге бірден байқалмайтын бейне жасырын кескін деп аталады.
Металл күйдегі күмістің алғашқы мөлшері өте аз болғанымен, уақыт өте келе фотоматериалдың аздап қарайып кететіні байқалады. Бұл қараю — металл күмістің пайда болуымен байланысты.
1) Айқындау
Пластина гидрохинон, метол сияқты айқындағыш ерітіндіге батырылады. Ерітінді әсерінен жарық түскен кристалдарда бромды күміс ыдырап, металл күміс көбірек бөлініп шығады.
Нәтижесінде негатив пайда болады: жарық аймақтар қараңғы, ал қараңғы аймақтар жарық болып көрінеді.
2) Бекіту
Келесі қадамда бромды күмістің қалған кристалдары ерітіліп, жуылады. Осыдан кейін пластина жарыққа сезімтал болмай қалады.
Бекіту үшін пластинаны гипосульфит ерітіндісіне батырады, кейін сумен жуады.
3) Позитив алу
Дайын негатив фотоқағаздың үстіне орналастырылып, жарықтандырылады да, сол сияқты химиялық өңдеуден өтеді.
Нәтижесінде позитив алынады: жарық пен қараңғы реңктердің таралуы дұрыс (айналдырылмаған) болады.