Номер 24.16, страница 116 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 24. Оптические явления в природе - номер 24.16, страница 116.

Условие.

24.16. Как действует свет на вещество? Приведите примеры, иллюстрирующие ваш ответ.

Решение.

Свет, являясь электромагнитным излучением, при взаимодействии с веществом может оказывать различные действия. Основные виды воздействия света на вещество включают тепловое, химическое, электрическое (фотоэффект) и механическое (световое давление), а также проявляться в виде таких явлений, как отражение, преломление и рассеяние. Рассмотрим их подробнее.

1. Тепловое действие света

При поглощении света веществом его энергия переходит во внутреннюю энергию вещества, в основном в энергию хаотического теплового движения его атомов и молекул. Это приводит к нагреванию вещества. Примеры: нагревание темных предметов на солнце (черная одежда в солнечный день нагревается сильнее белой, так как поглощает больше света); работа солнечных водонагревателей, в которых вода нагревается за счет поглощения солнечного света; фокусировка солнечных лучей с помощью линзы для зажигания огня.

2. Химическое действие света

Энергия фотонов света может быть достаточной для того, чтобы инициировать или ускорять химические реакции. Такие реакции называются фотохимическими. Примеры: фотосинтез в растениях, при котором под действием солнечного света из углекислого газа и воды образуются органические вещества; выцветание красок на ткани или картинах под действием света; появление загара на коже человека в результате выработки пигмента меланина под действием ультрафиолета; принцип действия пленочной фотографии, основанный на разложении бромида серебра под действием света.

3. Электрическое действие света (Фотоэффект)

Под действием света (особенно коротковолнового) некоторые вещества, в основном металлы и полупроводники, могут испускать электроны. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом. Энергия фотона $E = h\nu$ передается электрону, и если она больше работы выхода электрона из вещества $A_{вых}$, электрон покидает его. Примеры: работа солнечных батарей, преобразующих энергию света в электрическую; датчики света в системах автоматического включения освещения или в турникетах; матрицы (ПЗС или КМОП) цифровых фотоаппаратов, где свет, попадая на пиксель, создает электрический заряд, пропорциональный его интенсивности.

4. Давление света

Свет, как поток фотонов, обладающих импульсом, оказывает давление на поверхность, на которую падает. Это давление очень мало, но играет важную роль в астрофизических процессах. Примеры: первое экспериментальное измерение светового давления в опытах П. Н. Лебедева; формирование пылевых хвостов комет, которые всегда направлены от Солнца под действием давления солнечного света; проекты космических аппаратов с «солнечным парусом».

Кроме прямого действия, взаимодействие света с веществом проявляется в фундаментальных оптических явлениях:

Отражение, преломление и рассеяние

Эти явления определяют, как мы видим окружающий мир. Примеры: мы видим неосвещенные самостоятельно предметы благодаря отражению света от их поверхностей (например, изображение в зеркале); ложка в стакане с водой кажется изогнутой из-за преломления света на границе вода-воздух; голубой цвет неба объясняется рассеянием солнечного света на молекулах газов в атмосфере.

Ответ:
Свет, взаимодействуя с веществом, оказывает на него тепловое, химическое, электрическое и механическое (давление) действие. Тепловое действие проявляется в нагревании тел при поглощении света (нагрев темной поверхности на солнце). Химическое действие заключается в инициировании фотохимических реакций (фотосинтез, загар). Электрическое действие (фотоэффект) — это испускание электронов веществом под действием света, что используется в солнечных батареях. Давление света способно отклонять хвосты комет. Кроме того, свет может отражаться от вещества (зеркало), преломляться при переходе через него (линза) и рассеиваться в нем (голубой цвет неба).