Photochemische Prozesse in der Netzhaut bestehen darin, dass das in den äußeren Segmenten der Stäbchen befindliche Sehpurpur (Rhodopsin) unter Lichteinfluss zerstört und im Dunkeln wiederhergestellt wird. Kürzlich haben Rushton (1967) und Weale (1962) die Rolle des visuellen Purpurs bei der Lichteinwirkung auf das Auge untersucht.
Die von ihnen konstruierten Geräte ermöglichen es, die Dicke der Rhodopsinschicht in der Netzhaut eines lebenden menschlichen Auges zu messen, die unter Lichteinfluss zerfällt. Die Ergebnisse der Studien ließen die Autoren zu dem Schluss kommen, dass es keinen direkten Zusammenhang zwischen Veränderungen der Lichtempfindlichkeit und der Menge an zerfallenem visuellem Purpur gibt.
Dies kann auf komplexere Prozesse hinweisen, die in der Netzhaut bei Einwirkung sichtbarer Strahlung ablaufen, oder, wie es uns scheint, auf eine unvollkommene Methode (Verwendung von Atropin, Verwendung einer künstlichen Pupille usw.).
Die Wirkung von Licht wird nicht allein durch eine photochemische Reaktion erklärt. Es ist allgemein anerkannt, dass beim Auftreffen von Licht auf die Netzhaut Aktionsströme im Sehnerv entstehen, die von den höheren Zentren der Großhirnrinde aufgezeichnet werden.
Bei der zeitlichen Aufzeichnung von Aktionsströmen wird ein Retinogramm erstellt. Wie die Analyse des Elektroretinogramms zeigt, ist es durch eine anfängliche Latenzzeit (die Zeit vom Moment der Einwirkung des Lichtflusses bis zum Auftreten der ersten Impulse), ein Maximum (eine Zunahme der Anzahl der Impulse) und eine Glätte gekennzeichnet Abnahme mit einem vorläufigen leichten Anstieg (die Latenzzeit des Endeffekts).
Bei gleicher Helligkeit des Reizes hängt die Impulsfrequenz also von der Art der vorläufigen Anpassung des Auges ab: Wenn das Auge an Licht angepasst wurde, nimmt sie ab, und wenn es an Dunkelheit angepasst ist, nimmt sie zu.
Zusätzlich zur Reaktion auf Licht führt der visuelle Analysator bestimmte visuelle Arbeiten aus. Aller Wahrscheinlichkeit nach werden die Mechanismen der Lichtwahrnehmung und die Details des Objekts bei der visuellen Arbeit jedoch nicht völlig identisch sein.
Wenn der Analysator auf Schwankungen des Lichtflusses reagiert, indem er die Fläche der Empfangsfelder der Netzhaut vergrößert oder verkleinert, dann auf die Komplikation des Wahrnehmungsobjekts – durch Veränderung des optischen Systems des Auges (Konvergenz, Akkommodation). , papillomotorische Reaktion usw.).
Sichtbare Strahlung beeinflusst verschiedene Funktionen des visuellen Analysators:über Lichtempfindlichkeit und -anpassung, Kontrastempfindlichkeit und Sehschärfe, Stabilität des klaren Sehens und Geschwindigkeit des Unterscheidungsvermögens usw.
„Klinik für Krankheiten, Physiologie und Hygiene im Jugendalter“, G. N. Serdyukovskaya
Nachdem die Muskeln der Pupille das D-Signal empfangen haben, reagieren sie nicht mehr auf das G-Signal, was durch das E-Signal gemeldet wird. Von diesem Moment an trägt die Pupille mit aller Kraft dazu bei, die Klarheit des Bildes eines Objekts auf dem Bild zu verbessern Netzhaut, aber die Hauptrolle in diesem Prozess kommt der Linse zu. Das „Zentrum zur Regulierung der Stärke des Netzhautreizes“ wiederum überträgt nach Empfang des Signals E Informationen an andere Zentren, in ...
E. S. Avetisov betrachtet das Fortschreiten der Myopie als Folge einer „Überregulation“, wenn der „zweckmäßige“ Prozess der Anpassung eines Auges mit geschwächter Akkommodationsfähigkeit an die Arbeit im Nahbereich ins Gegenteil verkehrt. Daraus wird deutlich, wie wichtig eine ausreichende rationelle Beleuchtung für die Leistungsfähigkeit des Auges ist. Dies ist besonders wichtig für Jugendliche, die Arbeit und Studium kombinieren. Derzeit...
Lichtstärke und Flächenbeleuchtung hängen durch die folgende Gleichung zusammen: I=EH2; E=I/H2; E=I*cos a/H2. wobei E die Oberflächenbeleuchtung in Lux ist; H – Installationshöhe der Lampe über der beleuchteten Fläche in Metern; I - Lichtstärke in Kerzen; a ist der Winkel zwischen der Richtung der Lichtintensität und der Achse der Lampe. Helligkeit (B) ist die Stärke des Lichts, das von einer Oberfläche in die Richtung reflektiert wird ...
Künstliche Beleuchtung Als Grundlage für die Normung werden folgende Merkmale herangezogen, die den Grad der Spannung in der visuellen Arbeit bestimmen. Die Genauigkeit der visuellen Arbeit, gekennzeichnet durch die kleinste Größe des betrachteten Teils. Mit dem Begriff „Teil“ ist in den Normen nicht das verarbeitete Produkt gemeint, sondern ein „Gegenstand“, der während des Arbeitsprozesses untersucht werden muss, beispielsweise ein Stofffaden, ein Kratzer auf der Oberfläche des Produkts usw. Der Helligkeitsgrad des Hintergrunds, vor dem das Objekt betrachtet wird.
Eine Reduzierung der Beleuchtungsstärke um eine Stufe ist in Industrieräumen mit kurzfristiger Personenbelegung sowie in Räumen, in denen Geräte vorhanden sind, die keiner ständigen Wartung bedürfen, zulässig. Bei der Installation einer kombinierten Beleuchtung auf einer Arbeitsfläche sollte die Beleuchtung durch allgemeine Beleuchtungskörper mindestens 10 % der kombinierten Beleuchtungsstandards betragen, für Jugendliche sollte sie jedoch selbstverständlich mindestens 300 Lux betragen...
Das Phänomen der Lumineszenz ist seit langem bekannt – eine Substanz absorbiert Licht einer bestimmten Frequenz und erzeugt selbst Streustrahlung einer anderen Frequenz. Bereits im 19. Jahrhundert stellte Stokes die Regel auf – die Frequenz des Streulichts ist kleiner als die Frequenz von absorbiertes Licht (ν absorb > ν dis); das Phänomen tritt nur bei ausreichend hoher Frequenz des einfallenden Lichts auf.
In einigen Fällen erfolgt die Lumineszenz nahezu trägheitsfrei – sie erscheint sofort und hört 10 –7 –10 –8 s nach Beendigung der Beleuchtung auf. Dieser Sonderfall der Lumineszenz wird manchmal als „Lumineszenz“ bezeichnet Fluoreszenz. Aber eine Reihe von Substanzen (Phosphor und andere) haben ein langes Nachleuchten, das Minuten und sogar Stunden dauert (allmählich schwächer wird). Diese Art der Lumineszenz nennt man Phosphoreszenz. Bei Erwärmung verliert der Körper seine Fähigkeit zur Phosphoreszenz, behält aber die Fähigkeit zur Lumineszenz.
Wenn wir beide Seiten der Ungleichung, die die Stokes-Regel ausdrückt, mit dem Planckschen Wirkungsquantum multiplizieren, erhalten wir:
Folglich ist die Energie eines von einem Atom absorbierten Photons größer als die Energie des von ihm emittierten Photons; Somit kommt auch hier die photonische Natur von Lichtabsorptionsprozessen zum Ausdruck.
Auf die bestehenden Abweichungen von der Stokes-Regel werden wir später noch eingehen (§ 10.6).
Auch bei den Phänomenen der Photochemie – chemischen Reaktionen unter Lichteinfluss – konnte die Existenz der niedrigsten Frequenz nachgewiesen werden, die für den Ablauf einer Reaktion erforderlich ist. Aus photonischer Sicht ist das durchaus verständlich: Damit eine Reaktion stattfinden kann, muss das Molekül ausreichend zusätzliche Energie erhalten. Oft wird das Phänomen durch zusätzliche Effekte maskiert. So ist bekannt, dass eine Mischung aus Wasserstoff H 2 und Chlor Cl 2 lange Zeit im Dunkeln existiert. Aber auch bei schwacher Beleuchtung mit Licht ausreichend hoher Frequenz explodiert das Gemisch sehr schnell.
Der Grund liegt im Auftreten von Sekundärreaktionen. Ein Wasserstoffmolekül kann, nachdem es ein Photon absorbiert hat, dissoziieren (Hauptreaktion):
H 2 +hν -> H + H.
Da atomarer Wasserstoff wesentlich aktiver ist als molekularer Wasserstoff, kommt es zu einer Sekundärreaktion unter Freisetzung von Wärme:
H+Cl 2 =HCl+Cl.
Dadurch werden die H- und Cl-Atome freigesetzt. Sie interagieren mit C1 2- und H 2-Molekülen und die Reaktion nimmt sehr schnell zu, sobald sie durch die Absorption einer kleinen Anzahl von Photonen angeregt wird.
Unter den verschiedenen photochemischen Reaktionen verdienen die Reaktionen, die während des Fotografieprozesses ablaufen, Beachtung. Die Kamera erzeugt ein echtes (normalerweise verkleinertes) Bild auf einer Schicht einer Fotoemulsion, die Silberbromid enthält, das zu fotochemischen Reaktionen fähig ist. Die Anzahl der reagierten Moleküle ist ungefähr proportional zur Intensität des Lichts und der Zeit seiner Einwirkung (Belichtungszeit beim Fotografieren). Allerdings ist diese Zahl relativ sehr gering; Das resultierende „latente Bild“ wird einem Entwicklungsprozess unterzogen, bei dem es unter dem Einfluss geeigneter chemischer Reagenzien zu einer zusätzlichen Freisetzung von Silberbromid an den während der photochemischen Reaktion erzeugten Zentren kommt. Dann folgt der Prozess der Fixierung (Fixierung) des Bildes: Nicht reagiertes lichtempfindliches Silberbromid wird in Lösung überführt und metallisches Silber verbleibt auf der Fotoschicht, was die Transparenz einzelner Bereiche des resultierenden Negativbilds bestimmt (je mehr Licht absorbiert wird, desto mehr). dunkler der entsprechende Bereich). Indem man das Fotopapier (oder den Film) durch ein Negativ beleuchtet, erhält man auf dem Papier (nachdem es entwickelt und fixiert wurde) eine Beleuchtungsverteilung, die dem zu fotografierenden Objekt entspricht (natürlich, wenn die richtigen Bedingungen für die Aufnahme und Verarbeitung des Fotos vorliegen). Material erfüllt sind). Bei der Farbfotografie enthält der Film drei Schichten, die für drei verschiedene Teile des Spektrums empfindlich sind.
Diese Schichten dienen einander als Lichtfilter und die Beleuchtung jeder einzelnen Schicht wird nur durch einen bestimmten Teil des Spektrums bestimmt. Da der Prozess der Farbfotografie wesentlich komplexer ist als der Schwarzweiß-Fotoprozess, unterscheidet er sich im Prinzip nicht vom ersten und ist ein typischer photonischer Prozess.
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Zweig der Chemie, in dem chemische Reaktionen untersucht werden , unter Lichteinfluss auftreten. Die Physik ist eng mit der Optik (siehe Optik) und der optischen Strahlung (siehe Optische Strahlung) verbunden. Die ersten photochemischen Gesetze wurden im 19. Jahrhundert aufgestellt. (siehe Grotthus-Gesetz, Bunsen-Roscoe-Gesetz (Siehe Bunsen-Roscoe-Gesetz)) . Die Physik nahm im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts nach Einsteins Entdeckung des Gesetzes als eigenständiges Wissenschaftsgebiet Gestalt an , Dies ist zum Grundzustand in Ph geworden. Wenn ein Molekül einer Substanz von einem Lichtquant absorbiert wird, geht es vom Grundzustand in einen angeregten Zustand über, in dem es eine chemische Reaktion eingeht. Die Produkte dieser Primärreaktion (eigentlich photochemische) nehmen häufig an verschiedenen Sekundärreaktionen (sogenannten Dunkelreaktionen) teil, die zur Bildung von Endprodukten führen. Unter diesem Gesichtspunkt kann Phosphor als die Chemie angeregter Moleküle definiert werden, die durch die Absorption von Lichtquanten entstehen. Oft geht ein mehr oder weniger bedeutender Teil der angeregten Moleküle keine photochemische Reaktion ein, sondern kehrt durch verschiedene photophysikalische Desaktivierungsprozesse in den Grundzustand zurück. In manchen Fällen können diese Prozesse mit der Emission eines Lichtquants (Fluoreszenz oder Phosphoreszenz) einhergehen. Das Verhältnis der Anzahl der in eine photochemische Reaktion eintretenden Moleküle zur Anzahl der absorbierten Lichtquanten wird als Quantenausbeute der photochemischen Reaktion bezeichnet. Die Quantenausbeute der Primärreaktion kann nicht größer als eins sein; Aufgrund einer effizienten Dekontamination liegt dieser Wert in der Regel deutlich unter eins. Durch Dunkelreaktionen kann die Gesamtquantenausbeute deutlich größer als eins sein.
Die typischste photochemische Reaktion in der Gasphase ist die Dissoziation von Molekülen unter Bildung von Atomen und Radikalen. So entstehen unter Einwirkung kurzwelliger ultravioletter (UV) Strahlung, der beispielsweise Sauerstoff ausgesetzt wird, angeregte O 2 -Moleküle * in Atome dissoziieren:
O2 +hν O*2 , O*2 → O + O.
Diese Atome gehen eine Sekundärreaktion mit O 2 ein und bilden Ozon: O + O 2 → O 3.
Solche Prozesse finden beispielsweise in den oberen Schichten der Atmosphäre unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung statt (siehe Ozon in der Atmosphäre).
Wenn eine Mischung aus Chlor und gesättigten Kohlenwasserstoffen (siehe Gesättigte Kohlenwasserstoffe) (RH, wobei R Alkyl ist) beleuchtet wird, werden letztere chloriert. Die Primärreaktion ist die Dissoziation des Chlormoleküls in Atome, gefolgt von einer Kettenreaktion (siehe Kettenreaktionen) zur Bildung von Chlorkohlenwasserstoffen:
Cl2+ Hν →
Cl + RH → HCl + R
R + Cl 2 → RCl + Cl usw.
Die Gesamtquantenausbeute dieser Kettenreaktion ist deutlich größer als eins.
Wenn eine Quecksilberlampe eine Mischung aus Quecksilberdampf und Wasserstoff beleuchtet, wird das Licht nur von Quecksilberatomen absorbiert. Letztere bewirken beim Übergang in einen angeregten Zustand die Dissoziation von Wasserstoffmolekülen:
Hg* + H 2 → Hg + H + H.
Dies ist ein Beispiel für eine sensibilisierte photochemische Reaktion. Unter dem Einfluss eines Lichtquants mit ausreichend hoher Energie verwandeln sich Moleküle in Ionen. Dieser Prozess, Photoionisation genannt, kann bequem mit einem Massenspektrometer beobachtet werden.
Der einfachste photochemische Prozess in der flüssigen Phase ist der Elektronentransfer, also eine lichtinduzierte Redoxreaktion. Wenn beispielsweise eine wässrige Lösung, die Fe 2 + -, Cr 2 + -, V 2 + -Ionen usw. enthält, UV-Licht ausgesetzt wird, gelangt ein Elektron vom angeregten Ion auf ein Wassermolekül, zum Beispiel:
(Fe 2 +)* + H 2 O → Fe 3 + + OH - + H +.
Sekundärreaktionen führen zur Bildung eines Wasserstoffmoleküls. Charakteristisch für viele Farbstoffe ist die Elektronenübertragung, die bei der Absorption von sichtbarem Licht auftreten kann. Der Elektronenphototransfer unter Beteiligung eines Chlorophyllmoleküls ist der primäre Vorgang der Photosynthese, ein komplexer photobiologischer Prozess, der in einem grünen Blatt unter dem Einfluss von Sonnenlicht abläuft.
In der flüssigen Phase können Moleküle organischer Verbindungen mit Mehrfachbindungen und aromatischen Ringen an einer Vielzahl von Dunkelreaktionen teilnehmen. Zusätzlich zur Spaltung von Bindungen, die zur Bildung von Radikalen und Biradikalen führt (z. B. Carbene (siehe Carbene)) , Neben heterolytischen Substitutionsreaktionen sind zahlreiche photochemische Isomerisierungsprozesse bekannt (siehe Isomerisierung). , Umlagerungen, Bildung von Zyklen usw. Es gibt organische Verbindungen, die unter dem Einfluss von UV-Licht isomerisieren und Farbe annehmen und sich bei Beleuchtung mit sichtbarem Licht wieder in die ursprünglichen farblosen Verbindungen umwandeln. Dieses Photochromie genannte Phänomen ist ein Sonderfall reversibler photochemischer Umwandlungen.
Die Aufgabe, den Mechanismus photochemischer Reaktionen zu untersuchen, ist sehr komplex. Die Absorption eines Lichtquants und die Bildung eines angeregten Moleküls erfolgen in einer Zeit von etwa 10 - 15 Sek. Für organische Moleküle mit Mehrfachbindungen und aromatischen Ringen, die für die Physik von größtem Interesse sind, gibt es zwei Arten angeregter Zustände, die sich im Wert des Gesamtspins des Moleküls unterscheiden. Letzterer kann gleich Null (im Grundzustand) oder Eins sein. Diese Zustände werden Singulett bzw. Triplett genannt. Das Molekül geht direkt bei der Absorption eines Lichtquants in einen angeregten Singulettzustand über. Der Übergang vom Singulett- zum Triplett-Zustand erfolgt als Ergebnis eines photophysikalischen Prozesses. Die Lebensdauer eines Moleküls in einem angeregten Singulett-Zustand beträgt in der Photochemie 10 -8 Sek.; im Triplettzustand – von 10 -5 –10 -4 Sek(flüssige Medien) bis zu 20 Sek(harte Medien, zum Beispiel feste Polymere). Daher gehen viele organische Moleküle im Triplettzustand chemische Reaktionen ein. Aus dem gleichen Grund kann die Konzentration von Molekülen in diesem Zustand so groß werden, dass die Moleküle beginnen, Licht zu absorbieren und in einen stark angeregten Zustand übergehen, in dem sie in den sogenannten. Zweiquantenreaktionen. Ein angeregtes Molekül A* bildet oft einen Komplex mit einem nicht angeregten Molekül A oder mit einem Molekül B. Solche Komplexe, die nur im angeregten Zustand existieren, werden Excimere (AA)* bzw. Exciplexe (AB)* genannt. Exciplexe sind oft Vorläufer der primären chemischen Reaktion. Die Hauptprodukte einer photochemischen Reaktion – Radikale, Ionen, Radikalionen und Elektronen – gehen in einer Zeit, die normalerweise 10 -3 nicht überschreitet, schnell weitere Dunkelreaktionen ein Sek.
Eine der effektivsten Methoden zur Untersuchung des Mechanismus photochemischer Reaktionen ist die gepulste Photolyse , Der Kern besteht darin, eine hohe Konzentration angeregter Moleküle zu erzeugen, indem die Reaktionsmischung mit einem kurzfristigen, aber starken Lichtblitz beleuchtet wird. Die dabei entstehenden kurzlebigen Teilchen (genauer gesagt die angeregten Zustände und die oben genannten Primärprodukte der photochemischen Reaktion) werden durch ihre Absorption durch den „Sonden“-Strahl erfasst. Diese Absorption und ihre zeitliche Veränderung werden mit einer Photovervielfacherröhre und einem Oszilloskop aufgezeichnet. Mit dieser Methode ist es möglich, sowohl das Absorptionsspektrum eines Zwischenpartikels zu bestimmen (und damit dieses Partikel zu identifizieren) als auch die Kinetik seiner Entstehung und seines Verschwindens. In diesem Fall Laserpulse mit einer Dauer von 10 -8 Sek und sogar 10 -11 –10 -12 Sek., Dies ermöglicht die Untersuchung der frühesten Stadien des photochemischen Prozesses.
Das Feld der praktischen Anwendung von f. ist umfangreich. Es werden Methoden der chemischen Synthese entwickelt, die auf photochemischen Reaktionen basieren (siehe Photochemischer Reaktor, Solare Photosyntheseanlage). . Photochrome Verbindungen haben insbesondere zur Informationsaufzeichnung Anwendung gefunden. Durch photochemische Verfahren werden Reliefbilder für die Mikroelektronik gewonnen (siehe Mikroelektronik) , Druckformen zum Drucken (siehe auch Fotolithographie). Die photochemische Chlorierung (hauptsächlich gesättigter Kohlenwasserstoffe) ist von praktischer Bedeutung. Der wichtigste praktische Anwendungsbereich der Fotografie ist die Fotografie. Neben dem fotografischen Verfahren, das auf der photochemischen Zersetzung von Silberhalogeniden (hauptsächlich AgBr) basiert, gewinnen verschiedene Methoden der Nicht-Silberfotografie zunehmend an Bedeutung; zum Beispiel photochemische Zersetzung von Diazoverbindungen (siehe Diazoverbindungen) liegt dem Diazotyp zugrunde (siehe Diazotyp).
Zündete.: Turro N.D., Molekulare Photochemie, trans. aus Englisch, M., 1967; Terenin A. N., Photonik von Farbstoffmolekülen und verwandten organischen Verbindungen, Leningrad, 1967; Calvert D. D., Pitts D. N., Photochemistry, trans. aus Englisch, M., 1968; Bagdasaryan Kh. S., Two-quantum photochemistry, M., 1976.
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Enzyklopädisches Wörterbuch der Nanotechnologie
