Visa šviesa yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurią suvokia akis. Remiantis įvairiomis fizikos teorijomis, tai gali būti laikoma arba banga, arba fotonų srautu – priklausomai nuo situacijos. Subjektyvi šviesos savybė yra spalva, kurią suvokia žmogaus akis. Monochromatinei spinduliuotei ji nustatoma pagal bangų dažnį, o kompleksinei – pagal spektrinę sudėtį.
Bendra koncepcija
Monochromatinė šviesa yra vienodo dažnio šviesos bangos. Jis gali apimti tiek akies suvokiamą spektro dalį, tiek nematomą (infraraudonųjų, rentgeno, ultravioletinių).
Monochromatinė reiškia spinduliuotę, kurios ilgis ir vibracijos dažnis yra vienodi. Kaip matome, šie du apibrėžimai yra identiški. Galime daryti išvadą, kad monochromatinė šviesa ir monochromatinė spinduliuotė yra vienas ir tas pats.
Įgyja vieno tono šviesą. Monochromatoriai
Natūraliomis sąlygomis nėra šaltinio, kuris spinduliuotų vienodo bangos ilgio ir vienodo vibracijos dažnio šviesą. Monochromatinė šviesa gaminama naudojant specialius įrenginius, vadinamus monochromatoriais. Tai įmanoma įvairiais būdais. Pirmajam variantui naudojamos prizminės sistemos. Jų pagalba išskiriamas reikiamo monochromatiškumo laipsnio srautas.
Antrasis metodas, leidžiantis izoliuoti monochromatinį šviesos spindulį, yra pagrįstas difrakcijos ir taikymo savybėmis. Trečiasis gavimo būdas yra šviesos šaltinių, kuriuose sklindant bangai įvyksta tik vienas elektroninis perėjimas.
Monochromatinės šviesos ir jos spinduliavimo prietaisų taikymas
Paprasčiausias pavyzdys yra lazeris. Jį sukurti pavyko dėl atskirų šviesos savybių. Jų panaudojimas yra įvairiapusis: naudojami medicinoje, reklamoje, statybose, pramonėje, astronomijoje ir daugelyje kitų sričių. Šiuo atveju vienspalvė įrenginio skleidžiama šviesa dėl savo konstrukcijos gali būti griežtai pastovi. Laikui bėgant tai gali būti nuolatinė arba atskira šviesa. Monochromatoriai taip pat apima įvairių tipų spektrometrus, kurie naudojami įvairiose srityse.
Monochromatinė šviesa ir jos poveikis žmogaus organizmui
Pagrindinės spektrinės spalvos yra raudona, oranžinė, geltona, žalia, mėlyna, indigo, violetinė. Yra medicinos šaka, tirianti jų poveikį žmogaus organizmui. Tai vadinama oftalmologine chromoterapija.
Raudonos šviesos naudojimas padeda atsikratyti įvairių viršutinių kvėpavimo takų ligų. Apelsinai padeda pagerinti kraujotaką ir virškinimą, pagreitina raumenų ir nervų audinių regeneraciją. Geltona spalva teigiamai veikia virškinamąjį traktą ir valo visą organizmą.
Žalia padeda išgydyti hipertenziją, neurozes, nuovargį ir nemigą. Dėl savo antibakterinių savybių mėlyna gali palengvinti gerklės uždegimą. Taip pat vartojamas gydant reumatą, egzemą, vitiligo, pūlingus odos bėrimus. Mėlyna monochromatinė šviesa teigiamai veikia hipofizę, o violetinė padidina raumenų, smegenų, akių tonusą, padeda normalizuoti virškinimo trakto ir apskritai nervų sistemos veiklą.
Kaip matyti iš aukščiau, monochromatinė šviesa reikalinga ne tik idealizuotiems fizikų eksperimentams, ji gali atnešti realios naudos sveikatai, jau nekalbant apie pramonę ir kitas žmogaus veiklos sritis.
MONOCHROMATINĖ SPINDULIJA(iš graikų monos – vienas ir chroma, lytis chrOmatos – spalva) – el-magn. vienas specifinis ir griežtai pastovus dažnis. Sąvokos „M. ir“ kilmė. Taip yra dėl to, kad šviesos bangų dažnio skirtumus žmonės suvokia kaip spalvų skirtumus. Tačiau pagal savo prigimtį elektromagnetines bangas
matomas diapazonas, esantis 0,4 - 0,7 mikronų diapazone, nesiskiria nuo el-magnetinio. kitų diapazonų bangos (IR, UV, rentgeno spinduliai ir kt.), kurioms taip pat vartojamas terminas „vienspalvis“ (vienspalvis), nors šios bangos nesuteikia jokios spalvos pojūčio. Maksvelo lygtys, apibūdina bet kurį M. ir. kaip harmonija, vykstanti su pastovia amplitude ir dažniu be galo ilgą laiką. Plokščias vienspalvis el-magnetinė banga spinduliuotė yra visiško lauko pavyzdys (žr Darna), kurių parametrai nekinta bet kuriame erdvės taške ir žinomas jų kitimo laike dėsnis. Tačiau radiacijos procesai visada yra riboti laike, todėl M. ir samprata. yra idealizacija. Tikras natūralus spinduliuotė paprastai yra tam tikro monochromatinio skaičiaus suma. bangos su atsitiktine amplitude, dažniais, fazėmis ir sklidimo kryptimi. Kuo siauresnis intervalas, kuriam priklauso stebimos spinduliuotės dažniai, tuo ji monochromatiškesnė. Taigi spinduliuotė, atitinkanti dept. laisvųjų atomų (pavyzdžiui, išretintų dujų atomų) emisijos spektrų linijos, labai artimos M. ir. (cm. Atominiai spektrai;)kiekviena iš šių eilučių atitinka atomo perėjimą iš būsenos T su daugiau energijos į būseną n ()su mažiau energijos. Jei šių būsenų energijos būtų griežtai fiksuotos. reikšmės ir , atomas skleistų M. ir. dažnius v tp =/val
. Tačiau atomas gali išlikti didesnės energijos būsenose tik trumpą laiką D
t (dažniausiai 10–8 s – taip vadinama.-Kadangi idealus M. ir. negali būti pagal savo prigimtį, tada spinduliuotė su siauru spektriniu intervalu, kurią galima apytiksliai apibūdinti vienu dažniu (arba bangos ilgiu), dažniausiai laikoma monochromatine.Įrenginiai, naudojami siauriems spektriniams intervalams atskirti nuo tikrosios spinduliuotės, vadinami.
monofoninis chromatoriai . Itin didelis monochromatiškumas būdingas tam tikrų tipų lazerių spinduliuotei (spinduliavimo spektrinio intervalo plotis siekia 10 -7 nm, o tai yra žymiai siauresnis už atomų spektrų linijos plotį)..
Lit.: Gimė M., Wolf E., Optikos pagrindai, vert. iš anglų k., 2 leidimas, M., 1973; Kalitejevskis N.I., 2 leidimas, M., 1978 m. 1
L. N. Kanarskis 2
MOHOXPOMATOP 3
- spektrinė optinė prietaisas siauroms optinio spektro atkarpoms išryškinti. radiacija. M. susideda (1 pav.) iš įėjimo plyšio 4
, apšviestas radiacijos šaltiniu, kolimatoriumi 5
, dispersinis elementas 4
susidaro spektras – įėjimo plyšio vaizdų rinkinys visų šaltinio skleidžiamų bangų ilgių spinduliuose. Sukant dispersinį elementą, norima spektro dalis sulygiuojama su išėjimo plyšiu; keičiant plyšio plotį 5
, pakeiskite pasirinktos srities spektrinį plotį dl.
Ryžiai. 1. Bendra monochromatoriaus schema: 1
- įėjimas plyšys, apšviestas spinduliuotės šaltiniu; 2
- įėjimo kolimatorius; 3
- dispersinis elementas; 4
- fokusavimo išvesties objektyvas
kolimatorius; 5
- išėjimo anga.
M. dispersiniai elementai yra dispersinės prizmės ir. grotelės. Jų kampelis dispersija D= Df/Dl kartu su židinio nuotoliu f objektyvas 4
Nustatykite tiesinę dispersiją D l/D f = Df(Df – spindulių, kurių bangos ilgiai skiriasi Dl, krypčių kampinis skirtumas; D l- atstumas šiuos spindulius skiriančio išėjimo plyšio plokštumoje). Prizmės yra pigesnės gaminti nei grotelės ir turi didelę dispersiją UV srityje. Tačiau jų sklaida ženkliai mažėja didėjant l, o skirtingoms spektro sritims reikalingos prizmės, pagamintos iš skirtingų medžiagų. Grotelės neturi šių trūkumų ir turi nuolat didelę dispersiją visame optiniame spektre. diapazonas ir esant tam tikrai skyros ribai leidžia sukonstruoti M. su žymiai didesne išvestimi nei prizmė M.
Pagrindinis M. charakteristikos, kurios lemia jo optinių parametrų pasirinkimą. sistemos yra: spinduliavimo srautas Ф" l, einantis per išėjimo plyšį; skiriamosios gebos riba dl*, t.y. didžiausias bangos ilgių skirtumas, vis dar pastebimas išėjimo spinduliuotėje M. arba jos skiriamoji geba r, kaip ir bet kuri kita, nustatoma pagal santykį l/dl*, taip pat santykinę kolimatoriaus objektyvo diafragmą A 0 . Rezoliucija r, nustatomas skiriamo spektrinio intervalo dl plotis ir spinduliuotės energijos, einančios pro išėjimo plyšį, spektrinis pasiskirstymas. aparatinės įrangos funkcija M., kuris gali būti pavaizduotas kaip spinduliavimo energijos srauto pasiskirstymas per įėjimo plyšio vaizdo plotį (išėjimo plyšio plokštumoje), jei jis apšviestas monochromatinė spinduliuotė.
Šviesos srautas, kylantis iš M., F" l = t l F l = Atominiai spektrai; l IN l S W dl, kur t l - koeficientas. perdavimas M.; F l - šviesos srautas, patenkantis į M.; l- įėjimo plyšio spektrinis ryškumas; S- išėjimo plyšio plotas; W yra fokusuojančių lęšių spindulių, susiliejančių ties išėjimo plyšiu, vientisas kampas. Darbas S W= S 0 W 0 (indeksai 0 nurodo įėjimo plyšį), kai šviesos srautas praeina per prietaisą, išlieka pastovus (jei šviesos spindulių nenukirsta kai kurios diafragmos) ir vadinamas. geom. įrenginio faktorius. Kadangi W = p d 2 /4f 2 = p A 2/4, kur f, d Ir A- fokusuojančio lęšio židinio nuotolis, skersmuo ir efektyvioji santykinė diafragma, a S = hb(h- aukštis, b- išėjimo plyšio plotis), tada Nustatant optimalų. veikimo sąlygos M. reikšmingas šviesos šaltinio spektro pobūdis – linijinis arba ištisinis – įėjimo plyšys apšviestas. Pirmuoju atveju išeinantis srautas yra proporcingas išėjimo plyšio pločiui, antruoju atveju jis yra proporcingas plyšio pločio kvadratui b 2, taip pat perduodamo spektro diapazono kvadratas (dl) 2; tam tikram dl išeinantis srautas yra proporcingas tiesinei M dispersijai.
M objektyvai (kolimatorius ir fokusavimas) gali būti objektyvas arba veidrodis. Veidrodiniai lęšiai tinka platesniame spektro diapazone nei lęšiai ir, skirtingai nei pastarieji, nereikalauja perfokusavimo pereinant iš vienos pasirinktos spektro dalies į kitą, o tai ypač patogu IR ir UV spektro sritims.
Ryžiai. 2. Autokolimacijos schema: 1
- veidrodis, melaskuris naudojamas spektrui nuskaityti.
Ryžiai. 3. Z formos simetriška grandinė: 1
-
difrakcinė gardelė; 2
- sferinis veidrodis.
Iš daugybės esamų optinių įrenginių. M. schemas galima išskirti, be tradicinės (1 pav.), autokolimacijos (2 pav.), z-formos (3 pav.), schemos su plyšiais, išdėstytais vienas virš kito arba tiesiog su vienu plyšiu, su pjūviu viršuje. dalis tarnauja kaip įėjimo plyšys, o apatinė – kaip išėjimo plyšys ir tt Tais atvejais, kai ypač svarbu vengti išsklaidytos šviesos, kurios bangos ilgiai yra toli nuo paskirtos spektro dalies (pavyzdžiui, spektrofotometrija), naudokite vadinamąjį. dvigubi M., kurie yra du M. išdėstyti taip, kad šviesa, išeinanti iš pirmojo M., patektų į antrą, o pirmojo išėjimo plyšys tarnautų kaip antrojo įėjimo plyšys (4 pav.). Priklausomai nuo dispersinių elementų santykinės padėties kiekviename iš šių M., išskiriami dvigubi M. su pridėjimu ir su dispersijų atėmimu. Prietaisai su dispersijomis leidžia ne tik daug kartų sumažinti išsklaidytos šviesos lygį išėjime, bet ir padidinti M. skiriamąją gebą, o esant tam tikrai skyrai - padidinti išėjimo šviesos srautą (t. plyšiams praplatinti). Dvigubas M. su dispersijos atėmimu sumažina išsklaidytos šviesos lygį nedidinant skiriamosios gebos.
Juose į išėjimo plyšį patenka tos pačios spektrinės sudėties šviesa, su kuria ji išėjo iš terpės. įtrūkimai. Tokie mikroskopai turi mažesnę diafragmą nei mikroskopai su dispersijos priedu, tačiau jie leidžia nuskaityti spektrą judinant diafragmą. plyšiai įrenginio sklaidos plokštumoje, o tai labai patogu struktūriškai, ypač didelės spartos. Kai kuriais atvejais, kai reikia vienu metu skirti keletą. šalia esantys siauri spektriniai intervalai naudojami paprasti M. su keliais išėjimo plyšiais, vadinamieji. polichromatoriai. 1
Ryžiai. 4. Dvigubas monochromatorius: 2
Ir 3
- vidurinis tarpas; - besisukančios difrakcijos grotelės 4
-9
bendras pagrindas;.
monofoninis- veidrodžiai Laboratoriniai optiniai instrumentai, red. L. A. Novitsky, 2 leidimas, M., 1979; Tarasovas K.I., Spektriniai prietaisai, 2 leidimas, L., 1977; Peysakhson I.V., Spektrinių prietaisų optika, 2 leidimas, Leningradas, 1975 m..
A. P. Gagarinas
Darbas su siaura spinduliuotės juosta turi šiuos privalumus: 1) didėja tikimybė, kad sugerianti sistema paklus Beer dėsniui (žr. 1.5 skyrių); 2) padidėja selektyvumas, nes kituose spektro regionuose absorbuojančios medžiagos trukdo mažiau; 3) jei pasirinkto bangos ilgio sugertis yra didelė, tai esant labai mažam koncentracijos pokyčiui, pastebimas reikšmingas optinio tankio pokytis, dėl kurio atsiranda didelis jautrumas.
Svarbiausios šių įrenginių charakteristikos yra šios: 1) juostos plotis – bangų ilgių diapazonas, kylantis iš monochromatoriaus arba šviesos filtro; jam būdingas maksimalaus perdavimo pusės plotis; 2) skiriamoji geba – galimybė atskirti gretimas spektro dalis, išreikšta tiriamo bangos ilgio santykiu su mažiausiu skirtumu tarp šios ir gretimų bangų, kurį galima atskirti; 3) diafragma - galimybė perduoti spinduliuotę, pažangiausiuose įrenginiuose ji yra arti 100%; 4) dispersija (monochromatoriams) – gebėjimas išskaidyti spinduliuotę į spektrą. Jai apibūdinti naudojama tiesinė dispersija 
(kur yra atstumas tarp dviejų spektro linijų, jų bangos ilgių skirtumas) arba abipusė reikšmė Sklaida priklauso nuo prizmės medžiagos ir monochromatoriaus konstrukcijos.
Šviesos filtrai Paprastai naudojami matomoje spektro dalyje, jie būna kelių tipų.
Absorbcijos filtrai Tai spalvoti stiklai arba stiklinės plokštelės, tarp kurių dedamas želatinoje suspenduotas dažiklis. Pirmieji paprastai yra termiškai stabilesni. Absorbciniai filtrai perduoda spinduliuotę iš riboto bangų ilgio diapazono ir sugeria spinduliuotę iš visų kitų, jiems būdingas mažas skaidrumas (T = 0,1) ir gana platus dažnių juostos plotis (30 nm ar daugiau).
Charakteristikos trukdžių filtrai daug geriau. Filtras susideda iš dviejų ploniausių permatomų sidabro sluoksnių, tarp kurių yra dielektrinis sluoksnis. Dėl šviesos trukdžių iš filtro išeis spinduliai, kurių bangos ilgis lygus du kartus didesniam už dielektrinio sluoksnio storį. Trikdžių filtrų skaidrumas yra: T = 0,3 ^ 0,8; efektyvusis perdavimo plotis paprastai neviršija 5-^10 nm. Norint dar labiau susiaurinti pralaidumo juostas, naudojama dviejų nuoseklių trukdžių filtrų sistema.
Žymėdami filtrus, nurodykite bangos ilgį esant didžiausiam pralaidumui ir dažnių juostos plotį.
Monochromatorius- Tai prietaisas, kuris skaido spinduliuotę į skirtingo ilgio bangas. Visi monochromatoriai susideda iš paskirstymo įtaiso ir susijusios lęšių, veidrodžių, įvesties ir išvesties plyšių sistemos. Prizmės ir difrakcinės gardelės tarnauja kaip dispersiniai elementai.
IN prizmės monochromatorius Spinduliuotė praeina pro įeinantį plyšį, lęšiu sumažinama į lygiagretų spindulį ir tada kampu patenka į prizmės paviršių. Refrakcija vyksta abiejose prizmės pusėse (violetinė šviesa lūžta daugiausia, raudona – mažiausiai); suirusi spinduliuotė sufokusuota į šiek tiek išlenktą paviršių, ant kurio yra išėjimo plyšys. Sukant prizmę į šį plyšį galima nukreipti reikiamo bangos ilgio spinduliuotę.
Matomojoje spektro dalyje stiklas naudojamas kaip prizmių medžiaga, ultravioletinėje – kvarcas dėl stiklo UV spinduliuotės sugerties. Infraraudonųjų spindulių spektroskopijoje naudojamos prizmės, pagamintos iš Li F, NaCl, KBr ir kitų šarminių metalų halogenidų (pavyzdys dedamas prieš monochromatorių, kuris sumažina išsklaidytą spinduliuotę). Tos pačios medžiagos naudojamos kiuvetėms gaminti. Kiuvetės, skirtos matavimams ultravioletinėje ir matomoje spektro srityse, yra pagamintos tik iš kvarco arba stiklo; Infraraudonųjų spindulių srityje matavimams naudojamos ląstelės turi langus, pagamintus iš pavienių šarminių metalų halogenidų kristalų.
Difrakcinės gardelės pagaminta lygiagrečiai braukiant stiklą ar kitą skaidrią medžiagą (iki 6000 potėpių 1 cm). Kai difrakcinė gardelė apšviečiama spinduliuotės srautu, einančiomis pro įėjimo plyšį, kiekviena linija tampa spinduliuotės šaltiniu. Dėl daugelio srautų trukdžių spinduliuotė suskaidoma į spektrą.
Monochromatorių juostos plotis siekia 1,5 nm.
Vienspalvis spinduliavimas, Monochromatinė spinduliuotė (iš senovės graikų μόνος – viena, χρῶμα – spalva) yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurios dažnis yra labai mažas, idealiu atveju vienas dažnis (bangos ilgis).
Monochromatinė spinduliuotė susidaro sistemose, kuriose yra tik vienas leistinas elektroninis perėjimas iš sužadintos į pagrindinę būseną.
Praktikoje jie naudoja keli monochrominės spinduliuotės gavimo būdai.
· prizminės sistemos, skirtos tam tikro monochromatiškumo laipsnio spinduliuotės srautui izoliuoti
difrakcinėmis gardelėmis pagrįstos sistemos
· lazeriai, kurių spinduliavimas yra ne tik labai vienspalvis, bet ir koherentinis
· dujų išlydžio lempos ir kiti šviesos šaltiniai, kuriuose vyrauja vienas elektroninis perėjimas (pavyzdžiui, natrio lempa, kurios spinduliuotėje dominuoja ryškiausia D linija arba gyvsidabrio lempa). Dujų išlydžio lempos dažnai naudojamos kartu su šviesos filtrais, kurie parenka norimą liniją iš lempos linijų spektro.
Monochromatoriai (monuromatoriai).
Monochromatizatoriai arba monochromatoriai yra įtaisai, skirti tam tikro bangos ilgio šviesai gaminti. Projektuojant monochromatizatorius, naudojami įvairūs optiniai reiškiniai: šviesos sugertis, interferencija, dispersija ir kt. Sugerties spektroskopijos praktikoje plačiausiai naudojami prietaisai, kuriuose kaip monochromatizatoriai naudojami šviesos filtrai (absorbcija, interferencija arba interferencinė poliarizacija) ir prizmės. .
Sugerties filtrų veikimas pagrįstas tuo, kad šviesai prasiskverbus per ploną sluoksnį dėl sugerties pasikeičia praeinančios šviesos srauto dydis ir spektrinė sudėtis. Absorbciniai filtrai turi mažą skaidrumą (T = 0,1) ir gana plačią perdavimo juostą (D l = 30 nm ar daugiau). Interferencinių filtrų charakteristikos yra daug geresnės. Filtras susideda iš dviejų ploniausių permatomų sidabro sluoksnių, tarp kurių yra dielektrinis sluoksnis. Dėl šviesos interferencijos artimojoje šviesoje lieka spinduliai, kurių bangos ilgis lygus dvigubam dielektriko sluoksnio storiui. Trikdžių filtrų skaidrumas T = 0,3...0,8. Efektyvus perdavimo plotis paprastai neviršija 5...10 nm. Norint dar labiau susiaurinti pralaidumo juostas, kartais naudojama dviejų nuoseklių trukdžių filtrų sistema.
Universaliausi monochromatizatoriai yra prizmės, pagamintos iš kvarco, stiklo ir kai kurių kitų medžiagų. Infraraudonųjų spindulių spektroskopijai naudojamos prizmės, pagamintos iš LiF, NaCl, KBr ir kitų šarminių bei šarminių žemių metalų halogenidų. Tos pačios medžiagos naudojamos kiuvetėms gaminti. Prizmės leidžia gauti labai monochromatinę šviesą įvairiais bangų ilgiais.
Šviesą skleidžiantys kūnai vadinami šviesos šaltiniais. Optikos šaka, tirianti matomos šviesos poveikio žmogaus akiai matavimo metodus ir būdus, vadinama fotometrija.
Šviesos srautas – tai dydis, lygus šviesos energijai (apskaičiuojamai regėjimo pojūčiu), praeinančia per tam tikrą paviršių per laiko vienetą: čia W – šviesos energijos kiekis, praeinantis per tam tikrą paviršių per laiką t. Šviesos srauto SI vienetas yra liumenas (lm).
Erdvės dalis, kurią riboja kūginis paviršius, vadinama kietuoju kampu. Šis kampas vadinamas centriniu kietuoju kampu (1 pav.), jei jo viršūnė sulygiuota su sferos centru.
Kietasis kampas matuojamas santykiu, kur S yra spindulio R sferos, ant kurios remiasi nurodytas kampas, paviršiaus plotas. Kietojo kampo matavimo vienetas yra steradianas (sr). Bendras erdvinis kampas lygus žr.
Dydis, išmatuotas šviesos srautu, tenkančiu erdvės kampo vienetui tam tikra kryptimi, vadinamas
šaltinio šviesos stipris, kur Ф yra šviesos srautas pakankamai mažame erdvės kampe w. Šviesos intensyvumas SI matuojamas kandelomis (cd).
Taškinis šviesos šaltinis – tai šaltinis, kurio matmenys yra maži, palyginti su atstumu iki stebėjimo vietos ir kuris tolygiai skleidžia šviesą visomis kryptimis.
Bendras šviesos srautas iš taškinio šviesos šaltinio yra lygus.
Paviršiaus apšvietimas yra vertė, lygi šviesos srautui, tenkančiam tolygiai apšviesto paviršiaus ploto vienetui.
SI apšviestumas matuojamas liuksais (lx).
Pirmasis apšvietimo dėsnis: paviršiaus apšvietimas taškiniu šaltiniu yra tiesiogiai proporcingas šaltinio šviesos stipriui ir atvirkščiai proporcingas atstumo nuo šaltinio iki apšviečiamo paviršiaus kvadratui:
Antrasis apšvietimo dėsnis: paviršiaus apšvietimas yra tiesiogiai proporcingas spindulių kritimo kampo kosinusui:
Kombinuotas apšvietimo dėsnis: taškinio šviesos šaltinio sukuriamas apšvietimas tam tikroje srityje yra tiesiogiai proporcingas šaltinio šviesos stipriui ir spindulių kritimo kampo kosinusui ir atvirkščiai proporcingas atstumo iki kvadratui. plotas nuo šaltinio:
Kelių šviesos šaltinių sukuriamas paviršiaus apšvietimas lygus aritmetinei kiekvieno šaltinio sukuriamo apšvietimo sumai atskirai.
Šviesumas nustatomas pagal paviršiaus skleidžiamo šviesos srauto ir šio paviršiaus ploto santykį:
SI šviesumo vienetas yra liuksas. Jei kūno šviesumą lemia jo apšvietimas, tai M = kE, kur k – atspindžio koeficientas.
Šviečiančio paviršiaus ryškumas stebėjimo kryptimi yra reikšmė, lygi šviesos intensyvumo ir šio paviršiaus projekcijos į šiai krypčiai statmenos plokštumos plotui:
kur yra kampas tarp normalaus paviršiaus ir stebėjimo krypties. Ryškumas SI matuojamas nitais (nitais).
Prietaisai, naudojami vieno šaltinio šviesos intensyvumui nustatyti remiantis palyginimu su standartinio šaltinio šviesos stipriu, vadinami fotometrais. Fotometrai, pritaikyti tiesioginiam apšvietimo matavimui, vadinami liuksmetrais.
Ryšys tarp optinio tankio ir sluoksnio storio, išreikštas (9) lygtimi, vadinamas Bouguer-Lambert dėsniu. Priklausomybė (8) taip pat gali būti nustatyta iš absorbcijos vertės be galo mažame sluoksnyje, integruojant per visą ląstelės storį. Norėdami tai padaryti, panašiai kaip buvo pasakyta aukščiau, panagrinėkime monochromatinės šviesos sugertį kūne su lygiagrečiomis sienelėmis. Be galo plonas sluoksnis sugeria dalį į jį patenkančio lygiagrečios monochromatinės šviesos pluošto energijos, proporcingos sluoksnio storiui db. Tada santykinis šviesos srauto intensyvumo sumažėjimas yra proporcingas sluoksnio storiui db, per kurį praėjo šviesos srautas:
čia k yra koeficientas, apibūdinantis šviesos sugertį tam tikrame kūne ir priklausantis nuo konkretaus kūno savybių. Šis koeficientas plačiame diapazone nepriklauso nuo šviesos srauto intensyvumo, tik esant labai didelėms reikšmėms, k nustoja būti pastovus ir stebima k priklausomybė nuo I, t.y. atsiranda absorbcijos netiesiškumas ir k nustoja būti proporcingas I. Integruodami (10) lygtį gauname:
Atsižvelgdami į (10) lygties logaritmą, gauname:
pastovus koeficientas k yra panašus į reikšmę log n iš (9) lygties, t.y. k=log n.
Iš nagrinėjamo įstatymo išplaukia:
šviesos srauto, praeinančio per tirpalo sluoksnį, intensyvumo santykis su krintančios šviesos srauto intensyvumu nepriklauso nuo absoliutaus krintančios šviesos srauto intensyvumo;
jei tirpalo sluoksnio storis didėja aritmetine progresija, per jį einančio šviesos srauto intensyvumas geometrine progresija mažėja.
Šviesos monochromatizaciją galima pasiekti naudojant:
1) šviesos filtrai;
2) prizmės;
3) difrakcinės gardelės.
Šviesos filtrai
vadinamos laikmenomis, kurios gali perduoti tik tam tikrus spektro regionus. Paprastai fotokolorimetrai naudoja stiklą kaip šviesos filtrus.
.Gravimertinis faktorius (konversijos faktorius) – išraiška ir fizinė reikšmė
Gravimetrinis faktorius(arba konversijos koeficientas) yra nustatomo komponento molinės masės ir gravimetrinės formos molinės masės santykis, atsižvelgiant į stechiometrinius koeficientus ir žymimas raide F.
Pavyzdžiui,
2Al 3+ ®2Al(OH) 3 ®Al 2 O 3
Gravimetrinis koeficientas apskaičiuojamas pagal šią formulę arba paimtas iš žinyno
Gravimetrinės analizės rezultatas apskaičiuojamas pagal formulę
Kur X– nustatomos medžiagos masė; m– gravimetrinės formos masė; M(X) Ir M(g.f.) – atitinkamai analitės ir gravimetrinės formos molinės masės (g/mol). M(X)/M(g.f.) = F paskambino gravimetrinis faktorius(gravimetrinis faktorius) arba konversijos koeficientas. Vadinasi,
Skaičiuojant gravimetrinį koeficientą, būtina atsižvelgti į stechiometrinius koeficientus analitės cheminėse formulėse ir gravimetrinę formą, kad analitės atomų skaičius frakcijos skaitiklyje ir vardiklyje būtų toks pat:
Pavyzdžiui, jei nustatoma medžiaga yra Fe 3 O 4, o gravimetrinė forma yra Fe 2 O 3, gravimetrinis koeficientas bus lygus
.
Daugumos praktiškai svarbių apibrėžimų perskaičiavimo koeficientų skaitinės vertės apskaičiuojamos labai tiksliai ir pateikiamos žinynuose.
.Grafinė lūžio rodiklio priklausomybė nuo koncentracijos
Temperatūros įtaką lūžio rodikliui lemia du veiksniai: skysčio dalelių skaičiaus pokytis tūrio vienete ir molekulių poliarizavimo priklausomybė nuo temperatūros. Antrasis veiksnys tampa reikšmingas tik esant labai dideliam temperatūros pokyčiui.
Lūžio rodiklio temperatūros koeficientas yra proporcingas temperatūriniam tankio koeficientui. Kadangi kaitinant visi skysčiai plečiasi, jų lūžio rodikliai mažėja kylant temperatūrai. Temperatūros koeficientas priklauso nuo skysčio temperatūros, tačiau nedideliais temperatūros intervalais jis gali būti laikomas pastoviu.
Daugumos skysčių temperatūros koeficientas yra siaurame diapazone nuo –0,0004 iki –0,0006 1/deg. Svarbi išimtis yra vanduo ir atskiesti vandeniniai tirpalai (–0,0001), glicerinas (–0,0002), glikolis (–0,00026).
Tiesinė lūžio rodiklio ekstrapoliacija yra priimtina esant nedideliems temperatūrų skirtumams (10–20 °C). Tikslus lūžio rodiklio nustatymas plačiuose temperatūrų intervaluose atliekamas naudojant empirines formules, kurių forma: nt=n0+at+bt2+…
Slėgis skysčių lūžio rodiklį veikia daug mažiau nei temperatūra. Kai slėgis pasikeičia 1 atm. vandens n pokytis yra 1,48·10–5, alkoholio – 3,95·10–5, benzeno – 4,8·10–5. Tai yra, temperatūros pokytis 1 °C paveikia skysčio lūžio rodiklį maždaug taip pat, kaip slėgio pokytis 10 atm.
Paprastai n skysčių ir kietų kūnų yra nustatomi refraktometrijos metodu 0,0001 tikslumu, naudojant refraktometrus, kuriuose matuojami viso vidinio atspindžio ribiniai kampai. Labiausiai paplitę yra Abbe refraktometrai su prizmių blokais ir dispersijos kompensatoriais, kurie leidžia nustatyti „baltoje“ šviesoje naudojant skalę arba skaitmeninį indikatorių. Didžiausias absoliučių matavimų tikslumas (10·10 −10) pasiekiamas goniometruose naudojant spindulių nukreipimo metodus su prizme, pagaminta iš tiriamos medžiagos. Interferenciniai metodai patogiausi matuojant n dujų. Interferometrai taip pat naudojami tiksliai (iki 10·10−7) n tirpalų skirtumams nustatyti. Tuo pačiu tikslu naudojami diferencialiniai refraktometrai, pagrįsti spindulių nukreipimu dviejų ar trijų tuščiavidurių prizmių sistema.
Automatiniai refraktometrai nuolatiniam n fiksavimui skysčių srautuose naudojami gamyboje technologinių procesų stebėjimui ir automatiniam valdymui, taip pat rektifikacijos stebėjimo laboratorijose ir kaip universalūs skysčių chromatografų detektoriai.
Refraktometrija, atliekama naudojant refraktometrus, yra vienas iš labiausiai paplitusių cheminių junginių nustatymo, kiekybinės ir struktūrinės analizės bei medžiagų fizikinių ir cheminių parametrų nustatymo metodų.
Kai kurių medžiagų vandeninių tirpalų lūžio rodiklio priklausomybė nuo koncentracijos:
refraktometrijos dozavimo formos vaistinė
