Semua cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dirasakan oleh mata. Menurut berbagai teori fisika, itu dapat dianggap sebagai gelombang atau aliran foton - tergantung situasinya. Ciri subjektif cahaya adalah warna yang dirasakan oleh mata manusia. Untuk radiasi monokromatik ditentukan oleh frekuensi gelombang, dan untuk radiasi kompleks ditentukan oleh komposisi spektral.
Konsep umum
Cahaya monokromatik adalah gelombang cahaya yang mempunyai frekuensi yang sama. Ini dapat mencakup bagian dari spektrum yang dirasakan oleh mata dan yang tidak terlihat (inframerah, sinar-X, ultraviolet).
Monokromatik mengacu pada radiasi yang memiliki panjang dan frekuensi getaran yang sama. Seperti yang bisa kita lihat, kedua definisi ini identik. Kita dapat menyimpulkan bahwa cahaya monokromatik dan radiasi monokromatik adalah satu hal yang sama.
Mendapatkan cahaya satu nada. Monokromator
Dalam kondisi alami, tidak ada sumber yang memancarkan cahaya dengan panjang gelombang dan frekuensi getaran yang sama. Cahaya monokromatik dihasilkan menggunakan perangkat khusus yang disebut monokromator. Hal ini dimungkinkan dengan berbagai cara. Untuk opsi pertama, sistem prismatik digunakan. Dengan bantuan mereka, aliran dengan tingkat monokromatisitas yang diperlukan diisolasi.
Metode kedua, yang memungkinkan untuk mengisolasi berkas cahaya monokromatik, didasarkan pada sifat difraksi dan penerapan. Metode perolehan ketiga adalah produksi sumber cahaya di mana hanya satu transisi elektronik yang terjadi ketika gelombang dipancarkan.
Penerapan cahaya monokromatik dan perangkat radiasinya
Contoh paling sederhana adalah laser. Penciptaannya dimungkinkan berkat sifat cahaya yang terpisah. Penggunaannya mempunyai banyak segi: digunakan dalam bidang kedokteran, periklanan, konstruksi, industri, astronomi dan banyak bidang lainnya. Pada saat yang sama, cahaya monokromatik yang dipancarkan perangkat, berkat desainnya, bisa sangat konstan. Dari segi waktu, ini bisa berupa cahaya kontinu atau cahaya diskrit. Monokromator juga mencakup berbagai jenis spektrometer yang digunakan di berbagai bidang.
Cahaya monokromatik dan pengaruhnya terhadap tubuh manusia
Warna spektral utama adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu. Ada cabang kedokteran yang mempelajari pengaruhnya terhadap tubuh manusia. Ini disebut kromoterapi oftalmik.
Penggunaan lampu merah membantu dalam menyingkirkan berbagai penyakit pada saluran pernafasan bagian atas. Jeruk membantu melancarkan peredaran darah dan pencernaan, mempercepat regenerasi jaringan otot dan saraf. Warna kuning memiliki efek menguntungkan pada saluran pencernaan dan memiliki efek pembersihan pada seluruh tubuh.
Hijau membantu menyembuhkan hipertensi, neurosis, kelelahan, dan insomnia. Berkat sifat antibakterinya, warna biru mampu meredakan peradangan pada tenggorokan. Ini juga digunakan dalam pengobatan rematik, eksim, vitiligo, ruam kulit bernanah. Cahaya biru monokromatik memiliki efek menguntungkan pada kelenjar pituitari, dan cahaya ungu meningkatkan tonus otot, otak, mata, dan membantu menormalkan fungsi saluran pencernaan dan sistem saraf secara umum.
Seperti dapat dilihat di atas, cahaya monokromatik diperlukan tidak hanya untuk eksperimen ideal para fisikawan, tetapi juga dapat memberikan manfaat kesehatan yang nyata, belum lagi industri dan bidang aktivitas manusia lainnya.
RADIASI MONOKROMATIK(dari bahasa Yunani monos - satu dan kroma, gender chrOmatos - warna) - el-magn. satu frekuensi spesifik dan sangat konstan. Asal usul istilah "M. dan." Hal ini disebabkan perbedaan frekuensi gelombang cahaya dirasakan oleh manusia sebagai perbedaan warna. Namun berdasarkan sifatnya gelombang elektromagnetik
rentang tampak, terletak pada kisaran 0,4 - 0,7 mikron, tidak berbeda dengan elektromagnetik. gelombang dengan rentang lain (IR, UV, sinar-X, dll.), yang juga menggunakan istilah "monokromatik" (satu warna), meskipun gelombang ini tidak memberikan kesan warna apa pun. persamaan Maxwell, menjelaskan setiap M. dan. sebagai harmoni, terjadi dengan amplitudo dan frekuensi konstan dalam waktu yang sangat lama. Monokromatik datar gelombang el-magnetik radiasi berfungsi sebagai contoh bidang lengkap (lihat Koherensi), yang parameternya tidak berubah pada titik mana pun dalam ruang dan hukum perubahannya terhadap waktu diketahui. Namun, proses radiasi selalu terbatas waktu, oleh karena itu konsep M. dan. adalah sebuah idealisasi. Sangat alami radiasi biasanya merupakan jumlah dari sejumlah monokromatik. gelombang dengan amplitudo, frekuensi, fase, dan arah rambat acak. Semakin sempit interval frekuensi radiasi yang diamati, semakin monokromatik radiasi tersebut. Dengan demikian, radiasi yang sesuai dengan dept. garis spektrum emisi atom bebas (misalnya, atom gas yang dijernihkan), sangat dekat dengan M. dan. (cm. Spektrum Atom;)masing-masing garis ini berhubungan dengan transisi atom dari keadaan T dengan lebih banyak energi menjadi suatu keadaan N ()dengan energi yang lebih sedikit. Jika energi negara-negara ini ditetapkan secara ketat. nilai dan , atom akan memancarkan M. dan. frekuensi vtp =/H
. Namun, sebuah atom hanya dapat bertahan dalam keadaan berenergi lebih tinggi untuk waktu yang singkat D
T (biasanya 10 -8 detik - disebut.-Karena ideal M. dan. tidak dapat bersifat alami, maka radiasi dengan interval spektral sempit, yang kira-kira dapat dicirikan oleh satu frekuensi (atau panjang gelombang), biasanya dianggap monokromatik. Perangkat yang digunakan untuk mengisolasi interval spektral sempit dari radiasi nyata disebut.
mono kromator . Monokromatisitas yang sangat tinggi merupakan karakteristik radiasi jenis laser tertentu (lebar interval spektral radiasi mencapai 10 -7 nm, yang jauh lebih sempit daripada lebar garis spektrum atom)..
menyala.: Lahir M., Wolf E., Fundamentals of Optics, trans. dari bahasa Inggris, edisi ke-2, M., 1973; Kaliteevsky N.I., edisi ke-2, M., 1978. 1
L.N. Kanarsky 2
MOHOXPOMATOP 3
- spektral optik perangkat untuk menyorot bagian sempit dari spektrum optik. radiasi. M. terdiri (Gbr. 1) dari celah masuk 4
, diterangi oleh sumber radiasi, kolimator 5
, elemen pendispersi 4
spektrum terbentuk - sekumpulan gambar celah masuk dalam sinar dari semua panjang gelombang yang dipancarkan oleh sumber. Bagian spektrum yang diinginkan disejajarkan dengan celah keluar dengan memutar elemen pendispersi; mengubah lebar celah 5
, ubah lebar spektral dl area yang dipilih.
Beras. 1. Diagram umum monokromator: 1
- pintu masuk celah yang diterangi oleh sumber radiasi; 2
- kolimator pintu masuk; 3
- elemen pendispersi; 4
- lensa keluaran fokus
kolimator; 5
- slot keluar.
Unsur pendispersi M. adalah prisma pendispersi dan. gerbang. Sudut mereka penyebaran D= Df/Dl beserta panjang fokus F lensa 4
tentukan dispersi linier D aku/D F = Df(Df adalah perbedaan sudut arah sinar, yang panjang gelombangnya berbeda sebesar Dl; D aku- jarak pada bidang celah keluar yang memisahkan sinar-sinar tersebut). Prisma lebih murah untuk diproduksi dibandingkan kisi-kisi dan memiliki dispersi yang tinggi di wilayah UV. Namun, dispersinya menurun secara signifikan dengan bertambahnya l, dan wilayah spektral yang berbeda memerlukan prisma yang terbuat dari bahan yang berbeda. Kisi-kisi tersebut bebas dari kekurangan ini dan memiliki dispersi tinggi yang konstan di seluruh spektrum optik. jangkauan dan pada batas resolusi tertentu memungkinkan untuk membangun M. dengan keluaran yang jauh lebih besar daripada prisma M.
Dasar karakteristik M., yang menentukan pilihan parameter optiknya. sistem adalah: fluks radiasi Ф" l melewati celah keluaran; batas resolusi dl*, yaitu perbedaan panjang gelombang terbesar yang masih terlihat pada radiasi keluaran M., atau resolusinya R, ditentukan, seperti yang lainnya, oleh rasio l/dl*, serta bukaan relatif lensa kolimator A 0 . Resolusi R, lebar interval spektral yang dialokasikan dl dan distribusi spektral energi radiasi yang melewati celah keluar ditentukan fungsi perangkat keras M., yang dapat direpresentasikan sebagai distribusi fluks energi radiasi sepanjang lebar bayangan celah masuk (pada bidang celah keluar), jika disinari radiasi monokromatik.
Fluks cahaya yang muncul dari M., F" l = t l F l = Spektrum Atom; aku DI DALAM aku S W dl, dimana t l - koefisien. transmisi M.; F l - fluks cahaya yang memasuki M.; Di l- kecerahan spektral dari celah masuk; S- luas celah keluar; W adalah sudut padat sinar lensa pemfokusan yang berkumpul pada celah keluar. Bekerja S W= S 0 W 0 (indeks 0 mengacu pada celah masuk) ketika fluks cahaya yang melewati perangkat tetap konstan (jika berkas cahaya tidak terpotong oleh beberapa diafragma) dan disebut. geom. faktor perangkat. Karena W = hal D 2 /4F 2 = hal A 2/4, dimana F, D Dan A- panjang fokus, diameter dan bukaan relatif efektif lensa pemfokusan, a S = hb(h- tinggi, B- lebar celah keluar), lalu saat menentukan optimal. kondisi pengoperasian M. sifat spektrum sumber cahaya signifikan - garis atau kontinu - celah masuk diterangi. Dalam kasus pertama, aliran keluar sebanding dengan lebar celah keluar; dalam kasus kedua, aliran keluar sebanding dengan kuadrat lebar celah B 2, serta kuadrat rentang spektral yang ditransmisikan (dl) 2; untuk dl tertentu, fluks keluar sebanding dengan dispersi linier M.
Lensa M (kolimator dan pemfokusan) dapat berupa lensa atau cermin. Lensa cermin cocok untuk rentang spektral yang lebih luas daripada lensa lensa, dan, tidak seperti lensa cermin, lensa ini tidak memerlukan pemfokusan ulang saat berpindah dari satu bagian spektrum yang dipilih ke bagian spektrum lainnya, yang sangat cocok untuk wilayah spektrum IR dan UV.
Beras. 2. Skema autokolimasi: 1
- cermin, bohongyang digunakan untuk memindai spektrum.
Beras. 3. rangkaian simetris berbentuk z: 1
-
kisi difraksi; 2
- cermin bulat.
Dari sekian banyak perangkat optik yang ada. Skema M. dapat dibedakan, selain skema tradisional (Gbr. 1), autokolimasi (Gbr. 2), z berbentuk (Gbr. 3), skema dengan slot yang disusun satu di atas yang lain atau hanya dengan satu slot, dengan potongan di bagian atas. bagian berfungsi sebagai celah masuk, dan bagian bawah berfungsi sebagai celah keluar, dll. Dalam kasus di mana sangat penting untuk menghindari cahaya tersebar dengan panjang gelombang jauh dari bagian spektrum yang dialokasikan (misalnya, pada spektrofotometri), gunakan apa yang disebut. M. ganda, yaitu dua M. yang letaknya sedemikian rupa sehingga cahaya yang keluar dari M. pertama memasuki M. kedua dan celah keluar M. pertama berfungsi sebagai celah masuk M. kedua (Gbr. 4). Tergantung pada posisi relatif elemen pendispersi di masing-masing M. ini, M. ganda dengan penambahan dan pengurangan dispersi dibedakan. Perangkat dengan penambahan dispersi memungkinkan tidak hanya untuk mengurangi tingkat cahaya yang tersebar pada keluaran berkali-kali lipat, tetapi juga untuk meningkatkan resolusi M., dan pada resolusi tertentu, untuk meningkatkan fluks cahaya keluaran (yaitu, untuk memperlebar celah). Double M. dengan pengurangan dispersi mengurangi tingkat cahaya liar tanpa meningkatkan resolusi.
Di dalamnya, cahaya dengan komposisi spektral yang sama dengan yang keluar dari medium tiba di celah keluar. retak. Mikroskop semacam itu memiliki bukaan yang lebih kecil dibandingkan mikroskop dengan penambahan dispersi, namun memungkinkan pemindaian spektrum dengan menggerakkan bukaan. slot di bidang dispersi perangkat, yang secara struktural sangat nyaman, terutama yang berkecepatan tinggi. Dalam beberapa kasus, ketika perlu untuk mengalokasikan beberapa secara bersamaan. interval spektral sempit terdekat, M. sederhana dengan beberapa celah keluaran digunakan, yang disebut. polikromator. 1
Beras. 4. Monokromator ganda: 2
Dan 3
- kesenjangan tengah; -kisi difraksi berputar 4
-9
dasar umum;.
mono- cermin Instrumen optik laboratorium, ed. L.A.Novitsky, edisi ke-2, M., 1979; Tarasov K.I., Perangkat spektral, edisi ke-2, L., 1977; Peysakhson I.V., Optik perangkat spektral, edisi ke-2, Leningrad, 1975..
A.P. Gagarin
Bekerja dengan pita radiasi sempit memiliki keuntungan sebagai berikut: 1) kemungkinan sistem penyerap mematuhi hukum Beer meningkat (lihat bagian 1.5.); 2) selektivitas meningkat, karena zat yang menyerap di wilayah lain dari spektrum berinterferensi pada tingkat yang lebih rendah; 3) jika serapannya tinggi pada panjang gelombang yang dipilih, maka dengan perubahan konsentrasi yang sangat kecil, terjadi perubahan kerapatan optik yang signifikan, yang menyebabkan sensitivitas tinggi.
Karakteristik terpenting dari perangkat ini adalah: 1) bandwidth - kisaran panjang gelombang yang muncul dari monokromator atau filter cahaya; hal ini ditandai dengan setengah lebar transmisi maksimum; 2) resolusi - kemampuan untuk memisahkan bagian spektrum yang berdekatan, dinyatakan dengan rasio panjang gelombang yang diteliti dengan perbedaan terkecil antara gelombang ini dan gelombang tetangga yang dapat dibedakan; 3) bukaan - kemampuan untuk mentransmisikan radiasi, pada perangkat paling canggih mendekati 100%; 4) dispersi (untuk monokromator) - kemampuan untuk menguraikan radiasi menjadi suatu spektrum. Untuk mengkarakterisasinya, digunakan dispersi linier 
(di mana jarak antara dua garis dalam spektrum, perbedaan panjang gelombangnya) atau nilai timbal baliknya bergantung pada bahan prisma dan desain monokromator.
Filter cahaya Biasanya digunakan pada bagian spektrum tampak, mereka tersedia dalam beberapa jenis.
Filter penyerapan Itu adalah gelas berwarna atau piring kaca, di antaranya ditempatkan pewarna yang tersuspensi dalam gelatin. Yang pertama biasanya lebih stabil secara termal. Filter serapan mentransmisikan radiasi dari rentang panjang gelombang terbatas dan menyerap radiasi dari semua panjang gelombang lainnya; filter ini dicirikan oleh transparansi yang rendah (T = 0,1) dan bandwidth yang cukup lebar (30 nm atau lebih).
Karakteristik filter interferensi jauh lebih baik. Filter terdiri dari dua lapisan perak tembus pandang tertipis, di antaranya terdapat lapisan dielektrik. Akibat interferensi cahaya, sinar dengan panjang gelombang sama dengan dua kali ketebalan lapisan dielektrik akan muncul dari filter. Transparansi filter interferensi adalah: T = 0,3 ^ 0,8; lebar transmisi efektif biasanya tidak melebihi 5-^10 nm. Untuk lebih mempersempit pita sandi, sistem dua filter interferensi berurutan digunakan.
Saat menandai filter, tunjukkan panjang gelombang pada transmisi maksimum dan bandwidth.
Monokromator- Ini adalah perangkat yang menguraikan radiasi menjadi gelombang penyusunnya dengan panjang berbeda. Semua monokromator terdiri dari perangkat pendispersi dan sistem terkait lensa, cermin, celah masukan dan keluaran. Prisma dan kisi difraksi berfungsi sebagai elemen pendispersi.
DI DALAM monokromator prisma Radiasi melewati celah masuk, direduksi oleh lensa menjadi berkas paralel, dan kemudian mengenai permukaan prisma secara miring. Pembiasan terjadi pada kedua sisi prisma (cahaya ungu paling banyak dibiaskan, lampu merah paling sedikit); radiasi yang terurai difokuskan pada permukaan yang sedikit melengkung di mana celah keluar berada. Dengan memutar prisma, radiasi dengan panjang gelombang yang dibutuhkan dapat diarahkan ke celah ini.
Pada bagian spektrum tampak, kaca digunakan sebagai bahan prisma, pada bagian spektrum ultraviolet - kuarsa karena penyerapan radiasi UV oleh kaca. Dalam spektroskopi inframerah, prisma yang terbuat dari Li F, NaCl, KBr dan logam alkali halida lainnya digunakan (sampel ditempatkan di depan monokromator, yang mengurangi radiasi hamburan). Bahan yang sama digunakan untuk membuat kuvet. Kuvet untuk pengukuran pada daerah spektrum ultraviolet dan sinar tampak seluruhnya terbuat dari kuarsa atau kaca; Sel yang digunakan untuk pengukuran di wilayah inframerah memiliki jendela yang terbuat dari kristal tunggal logam alkali halida.
Kisi-kisi difraksi dibuat dengan menerapkan guratan paralel pada kaca atau bahan transparan lainnya (hingga 6000 guratan per 1 cm). Ketika kisi difraksi disinari oleh fluks radiasi yang melewati celah masuk, setiap garis menjadi sumber radiasi. Sebagai hasil dari interferensi berbagai fluks, radiasi terurai menjadi suatu spektrum.
Bandwidth monokromator mencapai 1,5 nm.
Radiasi monokrom, Radiasi monokromatik (dari bahasa Yunani kuno μόνος - satu, χρῶμα - warna) adalah radiasi elektromagnetik dengan penyebaran frekuensi yang sangat kecil, idealnya satu frekuensi (panjang gelombang).
Radiasi monokromatik terbentuk dalam sistem di mana hanya ada satu transisi elektronik yang diperbolehkan dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar.
Dalam praktiknya mereka menggunakan beberapa cara untuk memperoleh radiasi monokrom.
· sistem prismatik untuk mengisolasi fluks radiasi dengan derajat monokromatisitas tertentu
sistem berbasis kisi difraksi
· laser, yang radiasinya tidak hanya sangat monokromatik, tetapi juga koheren
· lampu pelepasan gas dan sumber cahaya lain yang didominasi oleh satu transisi elektronik (misalnya, lampu natrium, yang radiasinya didominasi oleh garis D paling terang atau lampu merkuri). Lampu pelepasan gas sering digunakan dalam kombinasi dengan filter cahaya yang memilih garis yang diinginkan dari spektrum garis lampu.
Monokromator (monuromator).
Monokromatizer atau monokromator adalah alat untuk menghasilkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Saat merancang monokromatizer, berbagai fenomena optik digunakan: penyerapan cahaya, interferensi, dispersi, dll. Perangkat yang paling banyak digunakan dalam praktik spektroskopi serapan adalah perangkat yang menggunakan filter cahaya (penyerapan, interferensi, atau polarisasi interferensi) dan prisma sebagai monokromatizer. .
Tindakan filter serapan didasarkan pada fakta bahwa ketika cahaya melewati lapisan tipis, akibat serapan, terjadi perubahan besaran dan komposisi spektral fluks cahaya yang lewat. Filter serapan memiliki transparansi yang rendah (T = 0,1) dan pita transmisi yang cukup lebar (D l = 30 nm atau lebih). Karakteristik filter interferensi jauh lebih baik. Filter terdiri dari dua lapisan perak tembus pandang tertipis, di antaranya terdapat lapisan dielektrik. Akibat interferensi cahaya, sinar dengan panjang gelombang sama dengan dua kali ketebalan lapisan dielektrik tetap berada dalam sinar yang lewat. Transparansi filter interferensi adalah T = 0,3...0,8. Lebar transmisi efektif biasanya tidak melebihi 5...10 nm. Untuk lebih mempersempit pita sandi, terkadang digunakan sistem dua filter interferensi berurutan.
Monokromatizer yang paling universal adalah prisma yang terbuat dari kuarsa, kaca, dan beberapa bahan lainnya. Untuk spektroskopi inframerah, prisma yang terbuat dari LiF, NaCI, KBr dan halida logam alkali dan alkali tanah lainnya digunakan. Bahan yang sama digunakan untuk membuat kuvet. Prisma memungkinkan diperolehnya cahaya yang sangat monokromatik pada rentang panjang gelombang yang luas.
Benda yang memancarkan cahaya disebut sumber cahaya. Cabang ilmu optik yang mempelajari metode dan teknik mengukur pengaruh cahaya tampak pada mata manusia disebut fotometri.
Fluks cahaya adalah besaran yang sama dengan energi cahaya (diperkirakan berdasarkan sensasi visual) yang melewati permukaan tertentu per satuan waktu: di mana W adalah jumlah energi cahaya yang melewati permukaan tertentu dalam waktu t. Satuan SI untuk fluks cahaya adalah lumen (lm).
Bagian ruang yang dibatasi oleh permukaan berbentuk kerucut disebut sudut padat. Sudut ini disebut sudut padat pusat (Gbr. 1) jika titik sudutnya sejajar dengan pusat bola.
Sudut padat diukur dengan perbandingan, di mana S adalah luas permukaan bola berjari-jari R tempat sudut tersebut bertumpu. Satuan besaran sudut benda padat adalah steradian (sr). Sudut spasial total sama dengan lih.
Besaran yang diukur dengan fluks cahaya per satuan sudut padat pada arah tertentu disebut
intensitas cahaya dari sumber di mana Ф adalah fluks cahaya dalam sudut padat yang cukup kecil w. Intensitas cahaya dalam SI diukur dalam candela (cd).
Sumber cahaya titik adalah sumber yang dimensinya kecil dibandingkan jarak ke tempat pengamatan dan memancarkan cahaya secara merata ke segala arah.
Fluks cahaya total dari sumber cahaya titik adalah sama.
Penerangan permukaan adalah nilai yang sama dengan fluks cahaya yang datang per satuan luas permukaan yang diterangi secara seragam.
Dalam SI, iluminasi diukur dalam lux (lx).
Hukum iluminasi pertama: iluminasi suatu permukaan oleh suatu sumber titik berbanding lurus dengan intensitas cahaya sumber dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber ke permukaan yang diterangi:
Hukum iluminasi kedua: iluminasi permukaan berbanding lurus dengan kosinus sudut datang sinar:
Hukum gabungan iluminasi: iluminasi yang dihasilkan oleh suatu titik sumber cahaya pada suatu area tertentu berbanding lurus dengan intensitas cahaya sumber tersebut dan kosinus sudut datang sinar dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke luas dari sumbernya:
Penerangan permukaan yang dihasilkan oleh beberapa sumber cahaya sama dengan jumlah aritmatika dari penerangan yang dihasilkan oleh masing-masing sumber secara terpisah.
Luminositas ditentukan oleh rasio fluks cahaya yang dipancarkan suatu permukaan terhadap luas permukaan tersebut:
Satuan SI untuk luminositas adalah lux. Jika luminositas suatu benda ditentukan oleh iluminasinya, maka M = kE, dengan k adalah koefisien refleksi.
Kecerahan suatu permukaan bercahaya pada arah pengamatan adalah nilai yang sama dengan perbandingan intensitas cahaya dengan luas proyeksi permukaan tersebut pada bidang yang tegak lurus arah tersebut:
dimana adalah sudut antara garis normal permukaan dan arah pengamatan. Kecerahan dalam SI diukur dalam nits (nits).
Alat yang digunakan untuk menentukan intensitas cahaya suatu sumber berdasarkan perbandingan dengan intensitas cahaya suatu sumber standar disebut fotometer. Fotometer yang diadaptasi untuk pengukuran langsung iluminasi disebut luxmeter.
Hubungan antara kerapatan optik dan ketebalan lapisan, dinyatakan dengan persamaan (9), disebut hukum Bouguer – Lambert. Ketergantungan (8) juga dapat diturunkan dari nilai serapan pada lapisan yang sangat kecil melalui integrasi pada seluruh ketebalan sel. Untuk melakukan hal ini, mirip dengan apa yang dikatakan di atas, mari kita perhatikan penyerapan cahaya monokromatik oleh benda dengan dinding paralel. Lapisan yang sangat tipis menyerap sebagian kecil energi berkas cahaya monokromatik paralel yang masuk ke dalamnya, sebanding dengan ketebalan lapisan db. Kemudian penurunan relatif intensitas fluks cahaya sebanding dengan ketebalan lapisan db yang dilalui fluks cahaya:
di mana k adalah koefisien yang mencirikan penyerapan cahaya oleh suatu benda tertentu dan bergantung pada sifat-sifat benda tersebut. Koefisien ini tidak bergantung pada intensitas fluks cahaya dalam rentang yang luas; hanya pada nilai yang sangat besar k tidak lagi konstan dan ketergantungan k pada I diamati, yaitu. nonlinier serapan muncul dan k berhenti sebanding dengan I. Mengintegrasikan persamaan (10), kita memperoleh:
Mengambil logaritma persamaan (10), kita memperoleh:
koefisien konstanta k mirip dengan nilai log n dari persamaan (9), yaitu k=log n.
Ini mengikuti dari hukum yang dimaksud:
perbandingan intensitas fluks cahaya yang melewati lapisan larutan dengan intensitas fluks cahaya datang tidak bergantung pada intensitas absolut fluks cahaya datang;
jika ketebalan lapisan larutan bertambah secara deret aritmatika, maka intensitas fluks cahaya yang melewatinya berkurang secara deret geometri.
Monokromatisasi cahaya dapat dicapai dengan menggunakan:
1) filter cahaya;
2) prisma;
3) kisi difraksi.
Filter cahaya
disebut media yang hanya dapat mentransmisikan wilayah spektrum tertentu. Biasanya, fotokolorimeter menggunakan kaca sebagai filter cahaya.
.Faktor gravimertik (faktor konversi) - ekspresi dan makna fisik
Faktor gravimetri(atau faktor konversi) adalah perbandingan massa molar komponen yang ditentukan dengan massa molar bentuk gravimetri, dengan memperhitungkan koefisien stoikiometri dan dilambangkan dengan huruf F.
Misalnya,
2Al 3+ ®2Al(OH) 3 ®Al 2 O 3
Faktor gravimetri dihitung menggunakan rumus ini atau diambil dari buku referensi
Hasil analisis gravimetri dihitung menggunakan rumus
Di mana X– massa zat yang ditentukan; M– massa bentuk gravimetri; M(X) Dan M(g.f.) – masing-masing, massa molar analit dan bentuk gravimetri (g/mol). M(X)/M(g.f.) = F ditelepon faktor gravimetri(faktor gravimetri) atau faktor konversi. Karena itu,
Dalam menghitung faktor gravimetri, perlu memperhitungkan koefisien stoikiometri rumus kimia analit dan bentuk gravimetri agar jumlah atom analit pada pembilang dan penyebut pecahan sama:
Misalnya, jika zat yang ditentukan adalah Fe 3 O 4, dan bentuk gravimetrinya adalah Fe 2 O 3, maka faktor gravimetrinya akan sama dengan
.
Nilai numerik faktor konversi untuk sebagian besar definisi penting secara praktis dihitung dengan akurasi tinggi dan diberikan dalam buku referensi.
.Ketergantungan grafis indeks bias pada konsentrasi
Pengaruh suhu terhadap indeks bias ditentukan oleh dua faktor: perubahan jumlah partikel cair per satuan volume dan ketergantungan polarisasi molekul pada suhu. Faktor kedua menjadi signifikan hanya dengan perubahan suhu yang sangat besar.
Koefisien suhu indeks bias sebanding dengan koefisien suhu kepadatan. Karena semua cairan memuai ketika dipanaskan, indeks biasnya menurun seiring dengan meningkatnya suhu. Koefisien suhu bergantung pada suhu cairan, tetapi dalam interval suhu yang kecil dapat dianggap konstan.
Untuk sebagian besar cairan, koefisien suhu berada dalam kisaran sempit dari –0,0004 hingga –0,0006 1/derajat. Pengecualian penting adalah air dan larutan encer (–0,0001), gliserin (–0,0002), glikol (–0,00026).
Ekstrapolasi linier indeks bias dapat diterima untuk perbedaan suhu yang kecil (10 – 20 °C). Penentuan indeks bias secara akurat pada rentang suhu yang luas dilakukan dengan menggunakan rumus empiris berbentuk: nt=n0+at+bt2+…
Tekanan mempengaruhi indeks bias cairan jauh lebih sedikit daripada suhu. Ketika tekanan berubah sebesar 1 atm. perubahan n adalah 1,48·10−5 untuk air, 3,95·10−5 untuk alkohol, dan 4,8·10−5 untuk benzena. Artinya, perubahan suhu sebesar 1 °C mempengaruhi indeks bias suatu cairan dengan cara yang kira-kira sama dengan perubahan tekanan sebesar 10 atm.
Biasanya, n benda cair dan padat ditentukan dengan refraktometri dengan akurasi 0,0001 menggunakan refraktometer yang mengukur sudut batas pantulan internal total. Yang paling umum adalah refraktometer Abbe dengan blok prisma dan kompensator dispersi, yang memungkinkan penentuan dalam cahaya “putih” menggunakan skala atau indikator digital. Akurasi maksimum pengukuran absolut (10·10 −10) dicapai pada goniometer dengan menggunakan metode pembelokkan sinar dengan prisma yang terbuat dari bahan yang diteliti. Metode interferensi paling cocok untuk mengukur n gas. Interferometer juga digunakan untuk penentuan perbedaan n solusi secara tepat (hingga 10·10−7). Untuk tujuan yang sama, refraktometer diferensial digunakan berdasarkan defleksi sinar oleh sistem dua atau tiga prisma berongga.
Refraktometer otomatis untuk pencatatan terus menerus n dalam aliran cairan digunakan dalam produksi untuk pemantauan dan kontrol otomatis proses teknologi, serta di laboratorium untuk memantau rektifikasi dan sebagai detektor universal kromatografi cair.
Refraktometri, yang dilakukan dengan menggunakan refraktometer, adalah salah satu metode paling umum untuk mengidentifikasi senyawa kimia, analisis kuantitatif dan struktural, serta menentukan parameter fisikokimia suatu zat.
Ketergantungan indeks bias larutan berair beberapa zat pada konsentrasi:
refraktometri bentuk sediaan farmasi
