Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑cyan

Fotony

bg

Fakt, że widzimy barwy różnych przedmiotów wynika z działania fotonówfotonfotonów na nasze oczy. Ich źródłem jest promieniowanie elektromagnetyczne, pochodzące na przykład ze Słońca lub żarówki. Fotony posiadają tę właściwość, że mogą odbijać się od powierzchni lub być przez nią pochłaniane.

Wiązka fotonów może ulegać załamaniu, gdy przechodzi przez przepuszczalny dla światła rodzaj materii. Załamanie powstaje podczas zderzenia fotonów z elektronami atomów, z których wykonany jest materiał. Fotony są wówczas absorbowaneabsorpcjaabsorbowane, a następnie (bardzo krótko po tym) ponownie emitowane, gdy przemieszczają się przez materię. Sytuację tę bardzo dobrze obrazuje oszlifowany diament, który błyszczy, ponieważ światło, które przez niego przechodzi, jest wielokrotnie załamywane.

RcONCe9VEvOWI1
Wymyśl pytanie na kartkówkę związane z tematem materiału.
bg‑cyan

Połysk metali

Kiedy wiązka światła pada na powierzchnię metalu, zachodzą dwa procesy. Promieniowanie jest:

  1. pochłonięte przez powierzchnię

R1AoXxgUFyiHu1
Ilustracja dotyczy zjawiska pochłaniania promieniowania przez powierzchnię metalu. Po lewej stronie ilustracji znajduje się zapalona żarówka, z której wydobywa się światło przedstawione za pomocą czerwonej fali, i trafia na powierzchnię metalu. Po prawej stronie przedstawiono wykres energii. Elektron zostaje pobudzony z najniższego poziomu energetycznego na wyższy i jest to zjawisko absorpcji promieniowania. Natomiast, gdy elektron oddaje energię, mamy do czynienia z emisją promieniowania. Opisano 1. 1 Jeżeli na powierzchnię metalu (w temperaturze pokojowej ) pada foton o określonej długości fali, to napotyka on na swojej drodze na chmurę elektronową i pasmo orbitali, których różnica energii jest równa energii padającego fotonu., 2. 2 Fotony zostają zaabsorbowane przez elektrony walencyjne, które przechodzą na wyższy poziom energetyczny., 3. 3 W stanie wzbudzonym atomu energia elektronów jest wyższa niż w stanie podstawowym. Taki stan cechuje się jednak niewielką trwałością,, 4. 4 W momencie, gdy elektrony przemieszczają się z powrotem na niższy poziom, emitują energię w postaci światła, co powoduje charakterystyczny metaliczny połysk. Co istotne, metale błyszczą szczególnie po „odkryciu” nowej ich powierzchni, jak w przypadku cięcia, zarysowania czy polerowania.
Zjawisko pochłaniania promieniowania przez powierzchnię metalu
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
  1. odbite przez powierzchnię

Światło padające na metal może zostać częściowo odbite od jego powierzchni. Wówczas część uderzających w metal fotonów przekazuje energię elektronom. Te zostają wybite z powierzchni metalu, powodując słaby prąd elektryczny, przepływający poza metalem. Minimalna energia, potrzebna do wyrzucenia elektronów z powierzchni metalu, nazywana jest pracą wyjścia tego metalu i zmienia się w zależności od metalu. Zjawisko wybijania elektronów z powierzchni metalu zostało wyjaśnione w 1905 r. przez Einsteina jako zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

R1SaNBxi5Jvvq1
Zjawisko fotoelektryczne. Padające na metalową płytkę fotony (oznaczone symbolicznie czerwonymi strzałkami) wybijają znajdujące się w niej elektrony (żółte wektory symbolizują ruch elektronów).
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Ciekawostka

1922 r. Albert Einstein otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki

za zasługi dla fizyki teoretycznej, szczególnie za odkrycie praw rządzących efektem fotoelektrycznym.

Źródło: Nagrody Nobla z fizyki w 1922 r., online: nobelprize.org, dostęp 25.02.2020 r.

bg‑cyan

Jaki połysk posiadają metale?

bg

Parametrem charakteryzującym dany materiał jest tzw. współczynnik odbicia (R), który definiuje się jako skuteczność metalu w odbijaniu padającego światła. Metale posiadają wysoki współczynnik odbicia światła. Badanie współczynnika odbicia światła dla metalu pozwala wyjaśnić kolor, jaki posiada dany metal.

W przypadku większości metali, emitowane fotony mają szeroki zakres długości fal, co powoduje, że metaliczna powierzchnia jest srebrzysta. Dla przykładu, srebro posiada najjaśniejszą barwę i największy współczynnik odbicia światła wśród metali. W przeciwieństwie do miedzi i złota, energia wymagana do wzbudzenia elektronu jest na tyle duża (około 385 kJmol), że nie odpowiada już absorpcji w widzialnym obszarze, ale raczej w ultrafiolecie, stąd srebro nie jest metalem kolorowym. Z kolei złoto absorbuje silnie światło niebieskie i fioletowe, a odbija żółte, co nadaje złotu charakterystyczną złotą barwę. Na zdjęciach poniżej widoczny jest efekt odbicia światła dla złota i srebra.

RZ4EPFu1qE9FL1
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.

Słownik

foton
foton

(gr. phós „światło”) elementarna cząsteczka bez ładunku elektrycznego, poruszająca się z prędkością światła

absorpcja
absorpcja

(łac. absorptio „wchłaniać”) w fizyce oznacza pochłanianie energii fal elektromagnetycznych promieniowanych przez materię

Bibliografia:

Czerwiński A., Czerwińska A., Jelińska–Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1, Warszawa 2002.

Encyklopedia PWN

Kortum G., Reflectance Spectroscopy. Principles, Methods, Applications, Berlin 2012.

Litwin M., Styka – Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 22. Chemia organiczna. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony, Warszawa 2016.