Номер 2, страница 164 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Что называется красной границей фотохимической реакции?

2. Красная граница фотохимической реакции — это фундаментальное понятие в фотохимии, тесно связанное с квантовой природой света и законами фотохимии.

Согласно первому закону фотохимии (закон Гротгуса–Дрейпера), химическое действие может вызвать только тот свет, который поглощается веществом. Второй закон фотохимии (закон Эйнштейна-Штарка) гласит, что каждый поглощенный фотон (квант света) в первичном акте вызывает превращение только одной молекулы.

Для того чтобы химическая реакция началась, реагирующая молекула должна получить определенное минимальное количество энергии, называемое энергией активации ($E_a$). В фотохимических реакциях эту энергию поставляет поглощенный фотон. Энергия фотона ($E_{photon}$) связана с частотой света $\nu$ и длиной волны $\lambda$ следующими соотношениями:

$E_{photon} = h \nu = \frac{hc}{\lambda}$

где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\text{c}$ — скорость света в вакууме.

Из формулы видно, что энергия фотона обратно пропорциональна длине волны: чем больше длина волны, тем меньше энергия. Таким образом, для того чтобы фотохимическая реакция произошла, энергия поглощенного фотона должна быть не меньше энергии активации:

$E_{photon} \ge E_a$

Подставляя выражение для энергии фотона, получаем условие для длины волны света, способного вызвать реакцию:

$\frac{hc}{\lambda} \ge E_a \implies \lambda \le \frac{hc}{E_a}$

Это неравенство показывает, что существует максимальная (или пороговая) длина волны $\lambda_{max}$, при которой фотон еще обладает достаточной энергией для запуска реакции. Эту максимальную длину волны и называют красной границей фотохимической реакции. Свет с длиной волны, превышающей это значение ($\lambda > \lambda_{max}$), не сможет инициировать данную реакцию, независимо от его интенсивности, так как энергии одного кванта будет недостаточно.

Название "красная граница" возникло по аналогии с красной границей фотоэффекта. В видимом спектре красный свет имеет наибольшую длину волны и, соответственно, наименьшую энергию. Таким образом, "красная граница" — это метафорическое обозначение предельной, самой длинноволновой области излучения, еще способного вызвать фотохимический процесс.

Ответ: Красной границей фотохимической реакции называется максимальная длина волны ($\lambda_{max}$) света, при которой энергия фотона еще достаточна для инициирования данной реакции (т.е. равна ее энергии активации $E_a$). Излучение с длиной волны больше красной границы ($\lambda > \lambda_{max}$) не может вызвать эту фотохимическую реакцию.