Процесс Ф. слагается из ряда последовательных реакций: восприятия светового раздражения, возбуждения клеток и тканей, передачи возбуждения к клеткам и тканям ростовой зоны органа и, наконец, усиления или ослабления роста клеток и тканей этой зоны, влекущих за собой Ф. Восприятие светового возбуждения осуществляется специфическим фотоактивным комплексом, в состав которого входят каротиноиды и флавиновые пигменты. Проведение возбуждения по растению происходит с участием биоэлектрических токов, а также гормонов растений – ауксинов (о механизме этих процессов см. в ст. Тропизмы ).
Проявление Ф. зависит от спектрального состава падающего света. Максимальная фототропическая чувствительность у растений обнаружена в спектре поглощения жёлтых и оранжевых пигментов – каротиноидов и флавинов; в связи с этим полагают, что световое раздражение воспринимают светочувствительные белки, содержащие эти пигменты. Каротиноидные «глазки» найдены также у некоторых одноклеточных водорослей, обнаруживающих фототаксис , и у спорангиеносцев грибов, способных к Ф.
Лит.: Дарвин Ч., Способность к движению у растений, Соч., т. 8, М. – Л., 1941; Thimann К. V., Curry G. М., Phototropism, в кн.: Simposium light and life, Bait., 1961, p. 646–70.
Фототрофные бактерии
Фототро'фные бакте'рии, то же, что фотосинтезирующие бактерии .
Фотоупругость
Фотоупру'гость, фотоэластический эффект, пьезооптический эффект, возникновение оптической анизотропии в первоначально изотропных твёрдых телах (в т. ч. полимерах ) под действием механических напряжений. Открыта Т. И. Зеебеком (1813) и Д. Брюстером (1816). Ф. является следствием зависимости диэлектрической проницаемости вещества от деформации и проявляется в виде двойного лучепреломления и дихроизма , возникающих под действием механических нагрузок. При одноосном растяжении или сжатии изотропное тело приобретает свойства оптически одноосного кристалла с оптической осью, параллельной оси растяжения или сжатия (см. Кристаллооптика ). При более сложных деформациях, например при двустороннем растяжении, образец становится оптически двухосным.
Ф. обусловлена деформацией электронных оболочек атомов и молекул и ориентацией оптически анизотропных молекул либо их частей, а в полимерах – раскручиванием и ориентацией полимерных цепей. Для малых одноосных растяжений или сжатий выполняется Брюстера закон . Dn = kP, где Dn – величина двойного лучепреломления (разность показателей преломления для обыкновенной и необыкновенной волн), Р – напряжение, k – упругооптическая постоянная (постоянная Брюстера). Для стекол k = 10-13 –10-12 см2 /дин, для пластмасс (целлулоид) k = 10-12 –10-11 см2 /дин.
Ф. используется при исследовании напряжений в механических конструкциях, расчёт которых слишком сложен. Исследование двойного лучепреломления под действием нагрузок в выполненной из прозрачного материала модели (обычно уменьшенной) изучаемой конструкции позволяет установить характер и распределение в ней напряжений (см. Поляризационно-оптический метод исследования ). Ф. лежит в основе взаимодействия света и ультразвука в твёрдых телах.
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976; Дитчберн Р., Физическая оптика, пер. с англ., М., 1965; Фрохт М. М., Фотоупругость, пер. с англ., т. 1–2, М. – Л., 1948–50; Физическая акустика, пер. с англ., т. 7, М., 1974, гл. 5; Александров А. Я., Ахметзянов М. Х., Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела, М., 1973.
Э. М. Эпштейн.
Фотофильм
Фотофи'льм, фильм (обычно короткометражный), состоящий из неподвижных фотографий. Метод Ф., занимающий промежуточное положение между киноискусством и фотоискусством , получил некоторое распространение к середине 20 в. (например, «Взлётная полоса» французского режиссер К. Маркера, 1962).
Фотоформа
Фотофо'рма, негатив или диапозитив , используемый в процессе изготовления печатной формы (см. Глубокая печать , Офсетная печать ).
Фотохимический реактор
Фотохими'ческий реа'ктор , устройство в виде стеклянного или кварцевого сосуда, предназначенное для проведения химических реакций, протекающих под действием света (искусственного или солнечного). Используется в промышленных установках по производству различных веществ и материалов (например, в установках для нитрозирования циклогексана в процессе производства капролактама ). См. также Солнечная фотосинтетическая установка .
Фотохимия
Фотохи'мия, раздел химии, в котором изучаются реакции химические , происходящие под действием света. Ф. тесно связана с оптикой и оптическими излучениями . Первые фотохимические закономерности были установлены в 19 в. (см. Гротгуса закон , Бунзена – Роско закон ). Как самостоятельная область науки Ф. оформилась в 1-й трети 20 в., после открытия Эйнштейна закона , ставшего основным в Ф. Молекула вещества при поглощении кванта света переходит из основного в возбуждённое состояние, в котором она и вступает в химическую реакцию. Продукты этой первичной реакции (собственно фотохимической) часто участвуют в различных вторичных реакциях (т. н. темновые реакции), приводящих к образованию конечных продуктов. С этой точки зрения Ф. можно определить как химию возбуждённых молекул, образовавшихся при поглощении квантов света. Часто более или менее значительная часть возбуждённых молекул не вступает в фотохимическую реакцию, а возвращается в основное состояние в результате различного рода фотофизических процессов дезактивации. В ряде случаев эти процессы могут сопровождаться испусканием кванта света (флуоресценция или фосфоресценция). Отношение числа молекул, вступивших в фотохимическую реакцию, к числу поглощённых квантов света называются квантовым выходом фотохимической реакции. Квантовый выход первичной реакции не может быть больше единицы; обычно эта величина значительно меньше единицы из-за эффективной дезактивации. Вследствие же темновых реакций общий квантовый выход может быть значительно больше единицы.
Наиболее типичная фотохимическая реакция в газовой фазе – диссоциация молекул с образованием атомов и радикалов. Так, при действии коротковолнового ультрафиолетового (УФ) излучения, которому подвергается, например, кислород, образующиеся возбуждённые молекулы O2 * диссоциируют на атомы:
O2 + h n , ® O + O.
Эти атомы вступают во вторичную реакцию с O2 , образуя озон: O + O2 ® O3 .
Такие процессы происходят, например, в верхних слоях атмосферы под действием излучения Солнца (см. Озон в атмосфере ).
При освещении смеси хлора с насыщенными углеводородами (RH, где R – алкил) происходит хлорирование последних. Первичная реакция – диссоциация молекулы хлора на атомы, за ней следует цепная реакция образования хлор углеводородов:
Cl2 + h n ® ® Cl + Cl
Cl + RH ® HCl + R
R + Cl2 ® RCl + Cl и т.д.
Общий квантовый выход этой цепной реакции значительно больше единицы.
При освещении ртутной лампой смеси паров ртути с водородом свет поглощается только атомами ртути. Последние, переходя в возбуждённое состояние, вызывают диссоциацию молекул водорода:
Hg* + H2 ® Hg + H + H.
Это пример сенсибилизированной фотохимической реакции. Под действием кванта света, обладающего достаточно высокой энергией, молекулы превращаются в ионы. Этот процесс, называемый фотоионизацией, удобно наблюдать с помощью масс-спектрометра.
Простейший фотохимический процесс в жидкой фазе – перенос электрона, т. е. вызванная светом окислительно-восстановительная реакция. Например, при действии УФ света на водный раствор, содержащий ионы Fe2 + , Cr2 + , V2 + и др., электрон переходит от возбуждённого иона к молекуле воды, например:
(Fe2 + )* + H2 O ® Fe3 + + OH- + Н + .
