
【化】 Stark-Einstein law
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【化】 geepound
pagoda; tower
【化】 column
【医】 tower
gram; gramme; overcome; restrain
【医】 G.; Gm.; gram; gramme
【化】 Einstein's law
斯塔克-爱因斯坦定律(Stark-Einstein Law),又称光化学当量定律(Law of Photochemical Equivalence),是光化学领域的基础定律之一。该定律指出:在光化学反应的初级过程中,一个被吸收的光子只能活化一个反应物分子,使其发生反应。这意味着光化学反应的效率与吸收的光子数量直接相关,而非光的强度或波长(前提是波长需满足引发反应的条件)。
光子与分子活化的定量关系
定律的核心可表述为:
每个被吸收的光子最多能使一个分子进入激发态并参与反应。其数学表达式为:
$$ Phi = frac{text{发生反应的分子数}}{text{吸收的光子数}} $$
其中 (Phi) 为量子产率(Quantum Yield)。若初级过程无能量损耗,则 (Phi = 1);若存在竞争性失活(如荧光、热弛豫),则 (Phi < 1)。
与爱因斯坦光量子理论的关联
该定律直接源于爱因斯坦1905年提出的光量子假说,即光能量以离散的“光子”形式传递,每个光子的能量 (E) 由普朗克公式决定:
$$ E = h u = frac{hc}{lambda} $$
其中 (h) 为普朗克常数,( u) 为光频率,(lambda) 为波长。只有光子能量大于分子化学键能或电子跃迁能时,反应才能被触发。
明确定义光化学当量定律为“每个光子引发一个分子事件”,强调其适用于初级光化学过程(IUPAC Gold Book: Photochemical Equivalence Law)。
详细阐述定律与量子理论的关系,并分析量子产率的实验测定方法(Oxford University Press)。
“关于光的产生和转化的启发性观点”首次提出光量子概念,为定律奠定理论基础(Annalen der Physik, 17:132–148)。
中文术语 | 英文术语 |
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斯塔克-爱因斯坦定律 | Stark-Einstein Law |
光化学当量定律 | Law of Photochemical Equivalence |
量子产率 | Quantum Yield |
初级光化学过程 | Primary Photochemical Process |
光子活化 | Photon Activation |
该定律揭示了光与物质相互作用的量子化本质,至今仍是设计光催化材料、分析环境光化学反应及开发太阳能技术的理论基础。
斯塔克-爱因斯坦定律(Stark-Einstein Law)是光化学领域的重要定律之一,主要用于描述光化学反应中分子吸收光子的基本规律。以下是详细解释:
该定律指出,在光化学反应的初级过程中,每个分子只能吸收一个光子,且被活化的分子数等于吸收的光量子数。这意味着光化学反应的能量来源于单个光子的吸收,而非多个光子的累积效应。
光化学反应的能量关系可表示为: $$ E = h u = frac{hc}{lambda} $$ 其中,(E) 为光子能量,(h) 是普朗克常数,( u) 是光频率,(c) 为光速,(lambda) 为波长。每个分子吸收一个光子后,能量用于激发电子态,从而引发后续反应。
该定律解释了光化学反应的能量来源和效率问题,为光催化、光合作用等研究提供了理论基础。例如,在植物光合作用中,叶绿素分子通过吸收特定波长的光子完成能量转换,符合斯塔克-爱因斯坦定律的规律。
斯塔克-爱因斯坦定律揭示了光化学反应中分子与光子的一一对应关系,是量子理论在化学领域的重要应用。尽管存在高光强下的局限性,它仍是光化学研究的核心原理之一。
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