Введение.
Фотохромизм представляет собой явление, при котором происходит изменение цвета вещества, под действием ультрафиолетового излучения, с последующим возвращением к исходному цвету.
Термин «фотохромизм» был введен в науку во второй половине 20ого века, а точнее в 1950 году, несмотря на то, что само явление было известно людям еще во времена Александра Македонского. В те далекие времена военные начальники наносили на повязки солдат вещества, способные изменять свой цвет в зависимости от яркости солнечного света, как сигнальные средства для начала атаки. Хоть понятие фотохромизма было принято лишь в 20 в, научное обоснование этого явления было сделано еще в конце 19 века, но тогда, указанное явление было названо и называлось фотоанизотропным эффектом.
В науке принято различать физический и химический фотохромизм.
Физический фотохромизм обусловлен изменением в заселенности атомарных уровней, то есть, под действием света, происходит переход атомов из стационарного состояния в возбужденное.
Химический фотохромизм происходит за счет межмолекулярных и внутримолекулярных фотохимических реакций.
Фотохромизм в природе.
В неживой природе фотохромизм наблюдается в основном у минералов, таких как гакманит, хагманит и тугтупит.
Рис. 1. Хакманит
Гакманит способен изменять свой цвет от розового до белого, хакманит, (рис.1) способен изменяться от фиолетового до бледно-желтого, или же минерал тугтупит (рис.2), способен к изменению в палитре от нежно-розового до ярко-розового.
Рис. 2. Тугтупит
Некоторые животные также обладают способностью изменять свой цвет. Эта функция служит для обеспечения их безопасности. К таким животным в первую очередь относиться хамелеон (рис.3). Ученые объясняют его способность к изменению цвета тем, что животное способно перестраивать нанокристаллическую решетку, которая после перестройки начинает отражать и поглощать другие виды излучения, чем и обуславливает изменение окраса.
Рис. 3. Хамелеон
Также, способностью менять цвет обладают каракатицы, кальмары, осьминоги, капуасская грязевая змея (рис.4). Про последнюю нужно отметить, что ее способность менять окрас от темно-коричневого до белого, обусловлена необходимостью запасать тепло. Днем эти змеи имеют темный окрас, так как темные цвета быстрее и сильнее нагреваются, а к вечеру они становятся белыми, для того чтобы это тепло медленнее отдавать.
Рис. 4. Капуасская грязевая змея
Применение фотохромизма.
Человек всегда стремился разгадать загадки природы и по возможности найти им практическое применение в своей жизни, с целью ее улучшения. Так и произошло с явлением фотохромизма.
В середине 20 ого века, ученые предложили использовать фотохром в качестве оптической памяти для вычислительных машин. Сейчас фотохром может быть применен в качестве оперативной памяти, как материал для изготовления дисплеев и т. д.
Но более известное и распространенное применение фотохрома — это очки-хамелеоны (рис.5), которые имеют способность затемняться при попадании на них ультрафиолетового излучения.
Рис. 5. Очки с фотохромными стеклами
Технология создания таких стекол для очков стала известна в 70-е годы 20ого века в США. Фотохромные линзы делают из стекла; поликарбоната и других пластмасс. Потом их покрывают фотохромными молекулами. Затем нагревают чтобы фотохром впитался. Это происходит очень просто: под воздействием тепла линзы нагреваются и образуются микропоры, через которые фотохром и попадает внутрь линзы. Следующий этап — это закаливание этих линз. Материал, в который погружают линзы, используют для шлемов космонавтов. Потом их полируют, придавая им форму очков.
Помимо использования фотохрома в очках, также его можно использовать при изготовлении «умных» окон.
Такие окна, как и очки-хамелеоны, способны затемняться, при интенсивном воздействии на них ультрафиолета. Они могли бы быть отличными помощниками водителям, если бы их устанавливали в автомобилях, как ветровые стекла. Также, такие окна вполне бы могли быть установлены в школах и больницах, для достижения оптимального баланса освещенности помещения.
Заключение.
Как говорил, замечательный писатель –фантаст Артур Кларк «любая развитая технология неотличима от магии». В этом высказывании заложена вся суть инженерной мысли современного мира. С каждым годом, новые технологии, которые когда-то были лишь плодом воображения писателей, и пугали в древние времена людей, все больше входят в нашу жизнь, становятся ее полноправной частью, как например мобильная связь, сенсорные экраны, поезда на магнитной подвеске и т. д.
Литература:
- Перышкин А. В. Физика 8 класс
- https://www.opencrystal.ru/
- http://thewildlife.ru/presmykayushchiesya-i-zemnovodnye/khameleon-obyknovennyy/
- http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4904.html
- https://bigenc.ru/physics/text/4735022
- https://www.privateglass.ru/tech/fotokhromnoe-steklo/
