Уусмалын оптик нягтыг тодорхойлох онолын үндэс

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 17:52

Молекул, атом, ион гэх мэт аливаа бөөмс нь гэрлийн квант шингээлтийн үр дүнд эрчим хүчний өндөр түвшинд шилждэг. Ихэнх тохиолдолд үндсэн төлөвөөс өдөөгдсөн төлөвт шилжих шилжилт тохиолддог. Энэ нь спектрт тодорхой шингээлтийн зурвас гарч ирэхэд хүргэдэг.

Цацраг шингээлт нь бодисоор дамжин өнгөрөхөд тодорхой оптик нягттай бодисын бөөмсийн тоо нэмэгдэх тусам цацрагийн эрч хүч буурдаг. Энэхүү судалгааны аргыг 1795 онд В. М. Севергин санал болгосон.

Шинжлэх бодис нь өнгөт нэгдэл болж хувирах урвалд хамгийн тохиромжтой бөгөөд энэ нь шинжилгээний уусмалын өнгө өөрчлөгдөхөд хүргэдэг. Түүний гэрлийн шингээлтийг хэмжих эсвэл тодорхой концентрацитай уусмалтай өнгийг харьцуулах замаар уусмал дахь бодисын эзлэх хувийг олоход хялбар байдаг.

Гэрэл шингээлтийн үндсэн хууль

Фотометрийн тодорхойлолтын мөн чанар нь хоёр процесс юм:

• шинжлэх бодисыг шилжүүлэхшингээгч нэгдэл;
• шинжилгээний бодисын уусмалаар эдгээр ижил чичиргээний шингээлтийн эрчмийг хэмжих.

Гэрэл шингээгч материалаар дамжин өнгөрөх гэрлийн эрчмийн өөрчлөлт нь тусгал болон тархалтын улмаас гэрлийн алдагдлаас шалтгаална. Үр дүнг найдвартай болгохын тулд ижил давхаргын зузаан, ижил кюветт, ижил уусгагчтай параметрүүдийг хэмжихийн тулд зэрэгцээ судалгаа хийдэг. Тиймээс гэрлийн эрчмийн бууралт нь уусмалын концентрацаас ихээхэн хамаардаг.

Уусмалаар дамжин өнгөрөх гэрлийн эрчмийг бууруулах нь гэрлийн дамжуулалтын коэффициентээр тодорхойлогддог (түүний дамжуулалт гэж нэрлэдэг) T:

Т=I / I_{0, энд:}

• I - бодисоор дамжин өнгөрөх гэрлийн эрч хүч;
• I_{0 - туссан гэрлийн туяа.}

Иймээс дамжуулалт нь судалж буй уусмалаар дамжин өнгөрөх шингээгүй гэрлийн урсгалын эзлэх хувийг харуулдаг. Урвуу дамжуулах утгын алгоритмыг уусмалын оптик нягтрал (D) гэж нэрлэдэг: D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Энэ тэгшитгэл нь судалгаанд ямар үзүүлэлтүүдийг голлохыг харуулж байна. Үүнд гэрлийн долгионы урт, кюветийн зузаан, уусмалын концентрац, оптик нягт зэрэг орно.

Бугер-Ламберт-Байрагийн хууль

Энэ нь монохромат гэрлийн урсгалын эрчмийн бууралт концентрацаас хамаарах хамаарлыг харуулсан математик илэрхийлэл юм.шингээгч ба түүнийг нэвтрүүлэх шингэний давхаргын зузаан:

I=I₀10^{-ε·С·ι, энд:}

• ε - гэрлийн шингээлтийн коэффициент;
• С - бодисын концентраци, моль/л;
• ι - Шинжилсэн уусмалын давхаргын зузаан, -г үзнэ үү.

Хувиргасны дараа энэ томъёог бичиж болно: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Хуулийн мөн чанар нь дараах байдалтай байна: Кюветт дэх ижил концентраци, давхаргын зузаантай ижил нэгдлүүдийн өөр өөр уусмалууд нь тэдгээрт туссан гэрлийн ижил хэсгийг шингээдэг.

Сүүлийн тэгшитгэлийн логарифмыг авснаар та томьёог авах боломжтой: D=εCι.

Мэдээжийн хэрэг, оптик нягтрал нь уусмалын концентраци болон түүний давхаргын зузаанаас шууд хамаардаг. Моляр шингээлтийн коэффициентийн физик утга нь тодорхой болно. Нэг молийн уусмал, давхаргын зузаан нь 1 см-ийн хувьд D-тэй тэнцүү байна.

Хуулийг хэрэглэх хязгаарлалт

Энэ хэсэгт дараах зүйлс орно:

1. Энэ нь зөвхөн монохромат гэрэлд хүчинтэй.
2. Коэффицент ε нь орчны хугарлын илтгэгчтэй холбоотой, ялангуяа өндөр концентрацитай уусмалыг шинжлэхэд хуулиас хүчтэй хазайлт ажиглагдаж болно.
3. Оптик нягтыг хэмжих температур тогтмол байх ёстой (хэдэн градусын дотор).
4. Гэрлийн туяа зэрэгцээ байх ёстой.
5. Орчны рН тогтмол байх ёстой.
6. Хууль бодист үйлчилнэгэрэл шингээх төвүүд нь ижил төрлийн бөөмс юм.

Төвлөрлийг тодорхойлох арга

Тохируулгын муруй аргыг авч үзэх нь зүйтэй. Үүнийг бүтээхийн тулд туршилтын бодисын янз бүрийн концентраци бүхий цуврал уусмал (5-10) бэлтгэж, тэдгээрийн оптик нягтыг хэмжинэ. Олж авсан утгуудын дагуу D-ийн концентрацийн эсрэг графикийг зурсан болно. График нь гарал үүсэлээс шулуун шугам юм. Энэ нь хэмжилтийн үр дүнгээс бодисын концентрацийг хялбархан тодорхойлох боломжийг танд олгоно.

Нэмэлт хийх арга бас бий. Энэ нь өмнөхөөсөө бага ашиглагддаг боловч нэмэлт бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нөлөөллийг харгалзан нарийн төвөгтэй найрлагатай уусмалыг шинжлэх боломжийг олгодог. Үүний мөн чанар нь тодорхойгүй концентраци С_x агуулагдах D_x орчны оптик нягтыг ижил уусмалын давтан шинжилгээгээр тодорхойлох явдал юм. тодорхой хэмжээний туршилтын бүрэлдэхүүн хэсгийг нэмэх (С_st). C_{x-ийн утгыг тооцоолол эсвэл график ашиглан олно.}

Судалгааны нөхцөл

Фотометрийн судалгаа найдвартай үр дүн өгөхийн тулд хэд хэдэн нөхцөл хангасан байх ёстой:

• урвал хурдан бөгөөд бүрэн, сонгон, давтагдах байдлаар дуусах ёстой;
• үүссэн бодисын өнгө нь цаг хугацааны явцад тогтвортой байх ба гэрлийн нөлөөн дор өөрчлөгдөхгүй байх ёстой;
• шинжилгээний бодисыг аналитик хэлбэрт шилжүүлэхэд хангалттай хэмжээгээр авна;
• хэмжилтоптик нягтыг долгионы уртын мужид хийдэг бөгөөд энэ үед анхны урвалжууд болон шинжлэгдсэн уусмалын шингээлтийн ялгаа хамгийн их байдаг;
• лавлах уусмалын гэрлийн шингээлтийг оптик тэг гэж үзнэ.