
【化】 Stark-Einstein law
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【化】 geepound
pagoda; tower
【化】 column
【醫】 tower
gram; gramme; overcome; restrain
【醫】 G.; Gm.; gram; gramme
【化】 Einstein's law
斯塔克-愛因斯坦定律(Stark-Einstein Law),又稱光化學當量定律(Law of Photochemical Equivalence),是光化學領域的基礎定律之一。該定律指出:在光化學反應的初級過程中,一個被吸收的光子隻能活化一個反應物分子,使其發生反應。這意味着光化學反應的效率與吸收的光子數量直接相關,而非光的強度或波長(前提是波長需滿足引發反應的條件)。
光子與分子活化的定量關系
定律的核心可表述為:
每個被吸收的光子最多能使一個分子進入激發态并參與反應。其數學表達式為:
$$ Phi = frac{text{發生反應的分子數}}{text{吸收的光子數}} $$
其中 (Phi) 為量子産率(Quantum Yield)。若初級過程無能量損耗,則 (Phi = 1);若存在競争性失活(如熒光、熱弛豫),則 (Phi < 1)。
與愛因斯坦光量子理論的關聯
該定律直接源于愛因斯坦1905年提出的光量子假說,即光能量以離散的“光子”形式傳遞,每個光子的能量 (E) 由普朗克公式決定:
$$ E = h u = frac{hc}{lambda} $$
其中 (h) 為普朗克常數,( u) 為光頻率,(lambda) 為波長。隻有光子能量大于分子化學鍵能或電子躍遷能時,反應才能被觸發。
明确定義光化學當量定律為“每個光子引發一個分子事件”,強調其適用于初級光化學過程(IUPAC Gold Book: Photochemical Equivalence Law)。
詳細闡述定律與量子理論的關系,并分析量子産率的實驗測定方法(Oxford University Press)。
“關于光的産生和轉化的啟發性觀點”首次提出光量子概念,為定律奠定理論基礎(Annalen der Physik, 17:132–148)。
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斯塔克-愛因斯坦定律 | Stark-Einstein Law |
光化學當量定律 | Law of Photochemical Equivalence |
量子産率 | Quantum Yield |
初級光化學過程 | Primary Photochemical Process |
光子活化 | Photon Activation |
該定律揭示了光與物質相互作用的量子化本質,至今仍是設計光催化材料、分析環境光化學反應及開發太陽能技術的理論基礎。
斯塔克-愛因斯坦定律(Stark-Einstein Law)是光化學領域的重要定律之一,主要用于描述光化學反應中分子吸收光子的基本規律。以下是詳細解釋:
該定律指出,在光化學反應的初級過程中,每個分子隻能吸收一個光子,且被活化的分子數等于吸收的光量子數。這意味着光化學反應的能量來源于單個光子的吸收,而非多個光子的累積效應。
光化學反應的能量關系可表示為: $$ E = h u = frac{hc}{lambda} $$ 其中,(E) 為光子能量,(h) 是普朗克常數,( u) 是光頻率,(c) 為光速,(lambda) 為波長。每個分子吸收一個光子後,能量用于激發電子态,從而引發後續反應。
該定律解釋了光化學反應的能量來源和效率問題,為光催化、光合作用等研究提供了理論基礎。例如,在植物光合作用中,葉綠素分子通過吸收特定波長的光子完成能量轉換,符合斯塔克-愛因斯坦定律的規律。
斯塔克-愛因斯坦定律揭示了光化學反應中分子與光子的一一對應關系,是量子理論在化學領域的重要應用。盡管存在高光強下的局限性,它仍是光化學研究的核心原理之一。
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