Екзаменаційний білет № 1

1. Фізико-механічні методи дослідження і оцінки якості плівкових матеріалів, паперу та друкованих видань.

Цифрова мікроскопія

- контроль таких параметрів, як відсоток растрової крапки, лініатура і кут нахилу растра, форма растрової точки і її діаметр.

Деякі цифрові мікроскопи можуть крім основних контролюючих величин (відносна площа растрових точок, лініатура растру, кут нахилу растрової структури, розмір (діаметр) растрових точок) виконувати такі функції: побудова градаційний характеристичних кривих; побудова кривих приросту растрових точок; аналіз геометрії точок.

Виміри маси паперу

В рейтингу фізико-механічних характеристик маса одного квадратного метра паперу займає чи не найголовніше місце. Одиниця виміру - грам на 1 м² (г/м²). Вимірюється маса 1 м² дуже просто - вирізають 10 аркушів певних розмірів і зважують на квадрантних вагах, шкала яких вже проградуйована в грамах на 1 м². Результати вимірювань усереднюють. Допустимі відхилення для паперу з різною масою 1 м² також різні. Наприклад, для 60 г/м² - ± 2, для 70 г/м² - ± 2,5 і т.д.

Вимірювання товщини

Вимірюється товщина товщинометром, одиниця виміру називається мікроном. Принцип дії заснований на вимірюванні значення вертикального переміщення вимірювального стрижня, на якому закріплена вимірювальна п'ята при введенні випробуваного зразка між контактними поверхнями вимірювальних п'ят. Переміщення стрижня вимірюється прецизійним оптичним датчиком, що в поєднанні з точним виготовленням механічних вузлів, забезпечує похибку вимірювань не більше 0,003 мм у всьому діапазоні вимірювань.

Вимірювання механічних характеристик паперу

В процесі друку папір піддається дуже потужним механічним впливам. Наприклад, сила розтягування може досягати 18 кгс, а тиск між циліндрами друкарської машини - близько 30 кг/см². Чим нижча механічна міцність паперу - тим більше відходів, а друк на папері із зниженою міцністю, коли порушені стандарти, може виявитися просто неможливим.

Розривна довжина - це довжина смуги паперу, яка розривається під власною вагою. Зазвичай розривна довжина становить не менше 3500-4000 метрів. Зрозуміло, при вимірюванні зразка набагато менший: на динамометр закріплюють смужку шириною 15 мм і довжиною 200-220 мм, а потім рвуть, заміряючи межу міцності в ньютонах. Результати за спеціальною формулою перераховуються в метри розривної довжини. Динамометр складається з силової ланки (пружного елементу) і відлікового пристрою. У силовій ланці зусилля, що вимірюється, викликає деформацію, яка безпосередньо або через передачу повідомляється відліковому пристрою.

Споживчі властивості паперу характеризує опір зламу. Вимірюється на зразку шириною 15 мм і довжиною 120 мм при натягу 1 кг або 0,5 кг. Смужка закріплюється в спеціальному пристрої з рухомим клином, який поперемінно згинає зразок в протилежні сторони під кутом 180 °. Кількість подвійних перегинів до зруйнування зразка приймається за величину опору зламу.

Важливим параметром, особливо для газетного паперу, є опір роздиранню. Він вимірюється за допомогою приладу з маятником, що розриває папір. Після розриву стрілка на шкалі приладу показує значення опору роздирання в грамах.

Вимірювання вологості

Вологість паперу визначає процентний вміст вологи в паперовому полотні. В процесі виготовлення паперу вологість поступово знижується, проте не опускається до нуля. Визначається вологість висушуванням зразка при температурі 105 °С до моменту, коли його маса перестає змінюватися. Для оперативного вимірювання вологості можна також користуватися вологометром. Принцип роботи вимірювача грунтується на ефекті загасання електромагнітної хвилі високої частоти в діелектричному матеріалі, що досліджується.

Вимірювання гладкості

Гладкість паперу характеризує наявність мікропрофілю паперового полотна. Щоб виміряти гладкість використовується спеціальний прилад, в якому зразок паперу під вантажем в 1 кг укладається зверху на відполірований еталон з отвором. В отвір під тиском ртутного стовпчика подається повітря. Чим довше опускається стовп - тим вища гладкість. Значення гладкості рівне часу падіння ртутного стовпчика висотою 20 мм і вимірюється в секундах.

Для паперу машинної гладкості цей час становить близько 20-100с, для каландрованого - 150-250 с, для суперкаландрованого - від 250 до 700с. Чим вища гладкість паперу, тим легше друкувати при мінімальних тисках між циліндрами машини.

Спектрофотометрія

Контроль кольору надрукованих відбитків забезпечується спектрофотометром. Головне його завдання - розрахунок колірних координат і побудова спектральної кривої для відповідної точки вимірюваного об'єкта.

Принцип роботи спектрофотометра можна розглянути на прикладі відбиваючог спектрофотометра (працює з відбитим світлом і дозволяє вимірювати колір непрозорих матеріалів). Джерело світла висвітлює вимірюване поле. Фотодетектор оцінює кількість відбитого світла. Оцінка відбувається в певних довжинах хвиль. У результаті отримується крива коефіцієнта відбиття, яка є єдиною для даного кольору. За цією кривою коефіцієнта відбиття і на підставі даних обчислювальних алгоритмів, які запрограмовані в приладі, обчислюються всі необхідні параметри. Вимірюють показник колірних відмінностей ∆E. Відповідно до Європейського стандарту ∆E не повинна перевищувати 3. При збільшенні цієї величини око буде сприймати колірні відмінності, а робота може потрапити у брак. Особливо критично перевищення цієї величини при роботі зі сумішевими фарбами, наприклад Pantone.

Методи дослідження плівок

Дуже важлива оборотність деформацій - реакція плівки після зняття деформуючого навантаження, яка визначається розтяганням зразка полімерного матеріалу в розривній машині із заданим зусиллям. Після зняття навантаження фіксується рівень мінімальних навантажень, при яких деформація буде максимально оборотною. Величина розтягуючої напруги для ВОРР в поліграфічному та пакувальному обладнанні не повинна перевищувати 60 МПа. Для плівок РЕ цей рівень значно нижче - 15 МПа. Також, як і в папері, вимірюють межу міцності матеріалу при розтягуванні, відносне подовження при розриві.

2. Голографія і голографічні методи аналізу.

Голографія грунтується на двох фізичних явищах - дифракції та інтереференціі світлових хвиль. Фізична ідея полягає в тому, що при накладенні двох світлових пучків, за певних умов виникає інтерференційна картина, тобто, в просторі виникають максимуми і мінімуми інтенсивності світла. Якщо хвилі зустрічаються в фазі, то вони складаються один з одним і дають результуючу хвилю з амплітудою, що дорівнює сумі їх амплітуд. Якщо ж вони зустрічаються в протифазі, то будуть гасити одна одну. Між двома цими крайніми положеннями спостерігаються різні ситуації додавання хвиль. Результуюча складання двох когерентних хвиль буде завжди стоячою хвилею. Тобто інтерференційна картина буде стійка в часі. Це явище лежить в основі отримання та відновлення голограм.

Запис голограм Денисюка

Схема Денисюка - найпростіша з голографічних схем. Тим не менш, з її допомогою можна записувати голограми самої високої якості. До цього голограми записувалися за методом Лейта-Упатнієкса, і для їх спостереження потрібний лазер. Щоб голограми можна було бачити в звичайному, білому світі, Денисюк запропонував насвітлювати фотопластинку і об'єкт одним і тим же лазерним пучком. Для цього потрібна була розробка спеціальних фотопластинок, які повинні бути прозорими і мати дуже велику роздільну здатність. Задача була успішно вирішена.

Рис. 15.1 – Схема запису голограми Денисюка (1-лазер; 2-пучок світла; 3-дзеркало; 4-просторовий фільтр; 5-освітлюючий пучок; 6-фотопластина; 7-об’єкт; 8-жорстка основа)

На рис. 15.1 показана схема запису голограм Денисюка. Вузький світловий пучок 2 від лазера 1 іде дзеркалом 3 на просторовий фільтр 4, який розширює пучок до потрібної величини і одночасно підвищує його однорідність. Розсіяний пучок 5 висвітлює фотопластинку 6 і об'єкт 7, закріплений на жорсткому підставі 8. Лазерне світло відбивається від об'єкта на фотопластинку із зворотної сторони. У площині фотопластинки зустрічаються два пучки: той, що йде від лазера, він називається опорним, а той, що від об'єкта, він називається сигнальним. Ці пучки створюють інтерференційну картину, яка і реєструється на фотопластині. Зображення інтерференції - це найдрібніші перепади інтенсивності світла з періодом менше 1 мікрона. Щоб зареєструвати таке дрібне зображення потрібна повна нерухомість об'єкта і фотопластинки під час експонування. Тому м'які предмети і живі об'єкти, наприклад, портрет людини, в схемі з лазером безперервної дії записати не можна.

3. Електронний парамагнітний резонанс.

Електронний парамагнітний резонанс – резонансне поглинання електромагнітної енергії в сантиметровому або міліметровому діапазоні довжин хвиль речовинами, що містять парамагнітні частинки. Парамагнітними частками можуть бути атоми і молекули, як правило, з непарним числом електронів (наприклад, атоми азоту і водню, молекули NO); радикали вільні (наприклад, CH3); іони з частково заповненими внутрішніми електронними оболонками (наприклад, нони перехідних елементів); центри забарвлення в кристалах; домішкові атоми (наприклад, в напівпровідниках); електрони провідності в металах і напівпровідниках.

ЕПР – один з методів радіоспектроскопії. Радіоспектроскопія – сукупність методів дослідження будови речовини, а також фізичних і хімічних процесів в ньому, заснованих на резонансному поглинанні радіохвиль.

Екзаменаційний білет № 2

1. Механіко-структурні методи дослідження неньютонівських рідин (зокрема офсетних фарб).

Неньютонівською рідиною називають рідини, в’язкість яких збільшується при зменшенні швидкості потоку рідини. Зазвичай це неоднорідні рідини, що складаються з великих молекул або суспензії мікрочастинок.

Для неньютонівських (структурованих) рідин в’язкість – функція швидкості зсуву (напруження зсуву), тому її називають ефективною в’язкістю.

Інструментальне визначення ефективної в’язкості передбачає вимірювання парних значень (t; ) у широких межах для зображення кривої плину і функції в’язкості.

Для характеристики рідин використовують криві плину – реограми, що являють собою залежність напруги зсуву від швидкості деформації зсуву в умовах простого зсуву.

Реограма ньютонівських рідин являє собою криву 1 (рис. 3.2), що проходить через початок координат. Усі криві плину (2…5) відповідають неньютонівським рідинам. При цьому крива 2 показує дилатантний плин; крива 3 показує псевдопластичний плин; крива 4 показує нелінійний пластичний плин, лінійна ділянка кривої 5 характерна для бінгамівських тіл і відповідає ідеально пластичному плину.

Моделі неньютонівських рідин містять, принаймні, дві реологічні характеристики матеріалу. Якщо неньютонівські рідини досліджують у широкому діапазоні швидкостей зсуву, починаючи з → 0, то одержують повні криві плину (рис. 3.2 (а); 3.5 (а)).

б

а

Рис. 3.2 – Неповні криві плину (а) і функції в’язкості (б): 1 – ньютонівської рідини; 2 – дилатантної рідини; 3 – структурно-в’язкої рідини, 4 – нелінійного пластичного тіла, 5 – лінійного пластичного тіла

2. Потенціометрія. Кондуктометрія. рН -_метрія.

Потенціометрія (рос. потенциометрия, англ. potentiometry, нім. Potentiometrie f) – фізико-хімічний метод кількісного аналізу, що ґрунтується на вимірюванні електрохімічного потенціалу електрода в розчині досліджуваної речовини. Застосовують для визначення концентрації електролітів. П. використовується також в автоматизованих системах аналітичного контролю технологічних потоків на збагачувальних фабриках і гідрометалургійних заводах.

Кондуктометрія (від англ. Conductivity — електропровідність і метрія — міряти) — сукупність електрохімічних методів аналізу, заснованих на вимірі електропровідності розчинів.

Кондуктометрія застосовується для швидкого визначення концентрації розчинів солей, кислот, основ, для контролю складу деяких промислових розчинів.

Кондуктометричний аналіз ґрунтується на зміні концентрації провідної речовини або хімічного складу середовища в просторі між електродами. Він не пов'язаний з потенціалом електрода, який зазвичай близький до рівноважного значення. Кондуктометрія включає прямі методи аналізу (використовувані, наприклад, в солемірів) і непрямі (наприклад, в газовому аналізі) із застосуванням постійного або змінного струму (низької та високої частоти), а також хронокондуктометрію, низькочастотну і високочастотну титруванні.

Кондуктометрія також це спосіб визначення електропровідності речовин, одночасно, і спосіб кількісного визначення речовин.

pH-метр - прилад для вимірювання водневого показника (показника pH), який характеризує концентрацію іонів водню в розчинах, питній воді, харчовій продукції та сировині, об'єктах навколишнього середовища і виробничих системах безперервного контролю технологічних процесів, у тому числі в агресивних середовищах. Зокрема, pH-метр застосовується для апаратного моніторингу pH - розчинів розділення урану і плутонію, де вимоги до коректності показань апаратури без її калібрування надзвичайно високі.

Дія pH-метра грунтується на вимірюванні величини ЕРС(електро рушійна сила) електродної системи, яка пропорційна активності іонів водню в розчині - pH (водневий показник). Вимірювальна схема по суті являє собою вольтметр, проградуйований безпосередньо в одиницях pH для конкретної електродної системи (зазвичай вимірювальний електрод - скляний, допоміжний - хлоросрібний).

Вхідний опір приладу має бути дуже високим - вхідний струм не більше 10А (у хороших приладів менш 10-12А), опір ізоляції між входами не менше 10-11Ом, що обумовлено високим внутрішнім опором зонду - скляного електрода. Це основна вимога до вхідних схем приладу.

3. Електронний парамагнітний резонанс. (БІЛЕТ 1 питання 3!!!)

Екзаменаційний білет № 3

1. Методи аналізу дисперсних систем. Седиментація. Коагуляція. Осмос. Діаліз. Електрокінетичні явища – прямі і зворотні та методи аналізу на їхній основі.

Дисперсними називають системи, до складу яких входить велика кількість малих частинок, розподілених у рідкому, твердому або газоподібному середовищах. Сукупність подрібнених частинок називають дисперсною фазою, а безперервну неподрібнену фазу, середовище в якому розподілена дисперсна фаза – дисперсійним середовищем.

Методи дисперсійного аналізу поділяють на прямі і непрямі. До прямих відноситься безпосереднє вимірювання розмірів частинок за допомогою якої-небудь шкали. У цю групу входять мікроскопічний і ситової аналізи, методи клина і механічного вимірювання простим або автоматизованим мікрометром. До групи непрямих методів належать такі, в яких розміри часток або інші характеристики дисперсності визначають за якоюсь ознакою, пов'язаною безпосередньо з розмірами частинок або їх формою. В цю групу входять седиментаційних аналіз, методи рахунку і калібрування частинок в електричному полі, всі методи вимірювання питомої поверхні і багато інших. Більшість методів дисперсійного аналізу за своєю природою є непрямими. Друга група численною першої та має більш важливе значення для практики.

Седиментація – процес осідання частинок дисперсної фази під дією сили тяжіння.

Седиментаційний аналіз – послідовне виділення з зависі у воді частинок різної крупності за швидкістю їх вільного падіння (осідання) з метою одержання характеристики крупності тонкодисперсного матеріалу. 

Коагуляцією називають зменшення дисперсності системи у результаті злипання частинок дисперсної фази. Коагуляція колоїдних розчинів - це процес асоціації і збільшення розмірів частинок і в кінцевому підсумку випадіння дисперсної фази в осад.

Коагуляція може відбуватись внаслідок старіння системи, зміни температури, механічної дії, дією електромагнітного поля і у найбільшій мірі під дією електролітів.

Діаліз  — очищення ультрамікрогетерогенних дисперсних систем від електролітів та інших низькомолекулярних домішок водою або іншим розчинником за допомогою напівпроникної мембрани. Для проведення діалізу між дисперсною системою і розчинником, частіше очищеною водою, розміщують пористу перегородку — мембрану, пори якої проникні для іонів і молекул низькомолекулярної речовини і непроникні для частинок дисперсної фази. Метод ґрунтується на законах дифузії. Природні перетинки (бичачий та свинячий міхур) і штучні плівки із нітро- та ацетилцелюлози, целофану, купрофану та інших тонкопористих матеріалів використовують як мембрани. При виборі матеріалу для мембрани потрібно враховувати, що вона може отримати заряд унаслідок вибіркової адсорбції одного з іонів електролітів, які містяться у дисперсному середовищі системи, а також за рахунок поверхневої дисоціації функціональних груп речовини мембрани. Заряд мембрани може викликати деякі ускладнення в процесі дифузії домішок при діалізі та сприяти зворотній дифузії.

Електродіаліз

Діаліз може бути значно прискорений при накладанні електричного поля. Цей процес називається електродіалізом. Електродіалізатор (рис. 3.) розділяється двома мембранами на три камери. В середню камеру вміщують дисперсну систему, а в бокові — воду з електродами. Під дією електричного поля відбувається перенос катіонів із середньої камери в катодну камеру, аніонів — в анодну камеру. При цьому розчин у середній камері очищується від домішок електролітів.

Осмос  - процес однобічної дифузії через напівпроникну мембрану молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненого речовини (меншій концентрації розчинника). Явище осмосу спостерігається в тих середовищах, де рухливість розчинника більше рухливості розчинених речовин. Важливим окремим випадком осмосу є осмос через напівпроникну мембрану. Напівпроникні називають мембрани, які мають досить високу проникність не для всіх, а лише для деяких речовин, зокрема, для розчинника. (Рухливість розчинених речовин в мембрані прагне до нуля). Якщо така мембрана розділяє розчин і чистий розчинник, то концентрація розчинника в розчині виявляється менш високою, оскільки там частина його молекул заміщена на молекули розчиненої речовини. Внаслідок цього, переходи часток розчинника з відділу, що містить чистий розчинник, в розчин будуть відбуватися частіше, ніж в протилежному напрямку. Відповідно, обсяг розчину буде збільшуватися (а концентрація речовини зменшуватися), тоді як обсяг розчинника буде відповідно зменшуватися.

2. Потенціометрія. Кондуктометрія. рН -_метрія. (БІЛЕТ 2 питання 2!!!!)

3. Електронний парамагнітний резонанс. (БІЛЕТ 1 питання 3!!!)

Екзаменаційний білет № 4

1. Методи, засновані на теплових явищах. Калориметрія. Термографія. Термогравіметричний аналіз.

Калориме́трія — сукупність методів вимірювання кількості теплоти, що виділяється або поглинається при протіканні різних фізичних або хімічних процесів. Кількість теплоти Q, яка передається тілу (системі) або відібрана від нього, пропорційна зміні температури тіла ΔТ та його масі m: Q = cmΔТ, де с — питома теплоємність.

До калориметричної системи належать калориметрична посудина, в якій відбувається дослі­джуваний процес, інструмент для вимірювання температури (ртутний термометр, термометр опору, термопара, терморезистор тощо), електричний нагрівач та ін. Калориметричну систему захищають екранами чи оболонками для регулювання її теплообміну з навколишнім середовищем. Оболонки можуть бути ізотермічними або адіабатичними. Усі калориметри (залежно від принципу вимірювання кількості теплоти) можна розділи­ти на калориметри змінної, сталої темпе­ратури і теплопровідні. Найбільш поширені кало­риметри змінної температури, в яких кіль­кість теплоти Q визначається за зміною температури калориметричної системи.

Калориметричний дослід складається з трьох періодів. У початковий період встановлюється рівномірна зміна температури, викликана теплообміном з оболонкою і побічними тепловими процесами у калориметрі, так званий температурний хід калориметра. Головний період починається з моменту введення теплоти до калориметра і характеризується швидкою і нерівномірною зміною його температури. У кінцевий період досліду після закінчення досліджуваного процесу температурний хід калориметра знову стає рівномірним.

Теплобачення або термографія

Теплобачення або термографія - метод отримання зображень предметів в темряві за допомогою інфрачервоних променів.

Кожне тіло випромінює електромагнітні хвилі. Інтенсивність і спектр випромінювання визначаються законом Стефана-Больцмана й залежать від температури тіла. Проте у видимій області спектру тіла починають світитися тільки при високих температурах порядку 500 °C, спочатку це світіння червоне, при підвищенні температури дедалі більше зсувається в бік коротших довжин хвиль і стає білим. В області звичних для людини температур тіла світяться інтенсивно лише в інфрачервоній області спектру. Для детектування цього випромінювання необхідні спеціальні прилади. Зазвичай використовуються напівпровідникові фотоелементи із матеріалом з малою шириною забороненої зони: InSb (ширина забороненої зони 0,17 еВ), InGaAs (в залежності від складу ширина забороненої зони змінюється від 0,4 еВ до 1,4 еВ), квантові ями. Такі параметри напівпровідників дозволяють фіксувати інфрачервоне випромінювання з довжинами хвиль від 900 нм до 14000 нм.

Термогравіметричний аналіз — фізико-хімічний метод­ аналізу теплових ефектів, фазових переходів і хімічних реакцій, які відбуваються в речовині при зміні її температури. Всі фазові пере­творення відображаються у вигляді особливостей на кривих охолодження або нагрівання зразка — залежності температури від часу — термограмі. Кількість тепла для будь-якої хімічної реакції (екзотермічної або ендотермічної) пропорційна масі речовини, що прореагувала. Тому для аналітичних цілей великий інтерес становлять термогравіметричні методи аналізу, за допомогою яких процеси, що відбуваються в речовині, визначають за зміною маси при зміні температури на термогравіметричних залежностях m(T), які доповнюють термограми. Сучасні дослідження теплових ефектів базуються на методі диференціальної (дериватної) термогравіметрії.

2. Мікроскопія – оптична, флуоресцентна, ультрамікроскопія.

Мікроскопія (МКС) ( грецьк. μΙκροσ - Дрібний, маленький і σκοποσ - бачу) - вивчення об'єктів з використанням мікроскопа. Поділяється на кілька видів: оптична мікроскопія, електронна мікроскопія, Багатофотонні мікроскопія, рентгенівська мікроскопія або рентгенівська лазерна мікроскопія, що відрізняються використанням електромагнітних променів з можливістю розгляду та отримання зображень мікроелементів речовини в залежності від роздільної здатності приладів ( мікроскопів).

Мікроскоп — оптичний прилад для отримання сильно збільшених зображень об'єктів (або деталей їхньої структури), невидимих неозброєним оком. Людське око є природною оптичною системою, що характеризується певною роздільною здатністю, тобто найменшою відстанню між елементами спостережуваного об'єкта, при якому вони ще можуть бути відрізнені один від одного. Для нормального ока при видаленні від об'єкта на т.з. відстань як найкращого бачення (D = 250 мм) мінімальна роздільна здатність становить приблизно 0,08 мм (а у більшості людей — близько 0,20 мм). Розміри мікроорганізмів, більшості рослинних і тваринних клітин, дрібних кристалів, деталей мікроструктури металів та сплавів тощо значно менше цієї величини. Для спостереження і вивчення подібних об'єктів і призначені мікроскопи різних типів. За допомогою мікроскопів визначають форму, розміри, будову та багато інших характеристик мікрооб'єктів. Мікроскоп дає можливість розрізняти структури з роздільною здатністю до 0,20 мкм.

Флуоресцентна мікроскопія — метод отримання збільшеного зображення з використанням люмінесценції збуджених атомів та молекул зразка. В флуоресцентному мікроскопі зразок опромінюється світлом із більшою частотою, а зображення отримують на іншій, меншій частоті. Випромінювання зразка, відповідно, пропускається через фільтр, що відсікає світло на частоті збудження.

Одним із видів флуоресцентної мікроскопії є конфокальна мікроскопія, метод, що дозволяє отримати зображення із певної глибини в середині зразка. Простіший метод, за допомогою якого можна досліджувати поверхню, називають епіфлуоресцентною мікроскопією.

Ультрамікроскопія (dsl лат. ultra, греч. mikros - маленький и skopeo - дивлюсь), оптич. метод спостереження і зберігання колоїдних частин в рідкому чи газоподібному стані за допомогою ультрамікроскопів (УМ). Розроблений і реалізований P. Зігмонді і Г. Зідентопфом (1903), що створили перший щілинний мікроскоп (мал. 1). В нім досліджувана система нерухома. Що містить кювету, що вивчається, освітлює (за допомогою системи джерела світла - конденсор або лінза - освітлювальний об'єктив) через прямокутну щілину, зображення котрої проектується в зону спостереження. У окуляр мікроскопа видно крапки, що світяться, знаходяться в плоскості зображення щілини. Вище і нижче освітленої зони присутність часток не виявляється.

Рис. 1. Схема ультрамікроскопа: 1 - світло; 2 - конденсор; 3 - оптич. шпарина; 4 – освітлювач, об’єктив; 5 - кювета; 6 - мікроскоп для спостереження.

В основі ультрамікроскопії лежить дифракція світла на колоїдних частках, розмір яких менше половини довжини світлової хвилі, внаслідок чого система починає світитися. Частки можна спостерігати в мікроскопі як яскраві дифракційні плями, вивчати їх природу, оцінювати концентрацію, проте зображень часток мікроскоп не створює. Яскравість свічення, а отже, і видимість часток залежать від різниці показників заломлення частки і дисперсійного середовища дисперсійного середовища (води), тому світіння в них значно слабкіше.

3. Абсорбційна, емісійна (люмінесценція) спектроскопія.

Абсорбційна (поглинальна) спектроскопія (лат. absorbere — поглинати і spectrum — видиме, видіння) — розділ фізики, що вивчає спектри поглинання речовиною електромагнітного випромінювання. Інтенсивність електромагнітних хвиль при їх проходженні крізь речовину зменшується внаслідок того, що атоми або молекули речовини переходять з нижчих енергетичних рівнів на вищі з подальшими зворотними безвипромінювальними переходами, під час яких енергія збудження молекул переходить у внутрішню енергію речовини. При абсорбційній спектроскопії речовини, яка знаходиться в конденсованому стані за рахунок взаємодії між молекулами, ширина ліній поглинання збільшується, нерідко перетворюючись на суцільні смуги. Таким чином, за агрегатним станом абсорбційна спектроскопія поділяється на газову, рідинну, твердого тіла й атомно-абсорбційну (речовина розкладається на атоми (атомізується) і в такому стані спостерігаються спектри поглинання). За діапазонами довжин хвиль абсорбційна спектроскопія поділяється на УФ-, інфрачервону і радіоспектроскопію та спектроскопію у видимій ділянці спектра. Для визначення спектрів використовують спектрометри, спектрофотометри, інтерферометри, конструкція яких залежить від робочого діапазону. Закон Бугера — Ламберта: якщо досліджувана речовина однорідна, а паралельний світловий потік падає перпендикулярно до її поверхні, то інтенсивність світла I, що пройшло крізь шар речовини товщиною d, дорівнює:

I = I0 exp(–k2d),

де I0 — інтенсивність світла, яке падає на речовину; k2 — монохроматичний коефіцієнт поглинання. Для характеристики поглинальної здатності використовується оптична густина D = ln(I0/I), D = kd, а також коефіцієнт пропускання T = I/I0. Коефіцієнт k залежить від довжини хвилі світла, оскільки ефективний переріз поглинання залежить від електронних конфігурацій атомів і молекул, а також від ймовірностей переходів між їх енергетичними рівнями.

Закон Бера: коефіцієнт поглинання пропорційний концентрації молекул речовини, яка поглинає, рівномірно розподілених між молекулами речовини, яка не поглинає (розчинника). kλ = ελ • c, де kλ — монохроматичний коефіцієнт поглинання; ελ — молярний монохроматичний показник поглинання; c — молярна концентрація. ([c] = моль/м³; [ελ] = м²моль; [kλ] = мˉ¹).

Об’єднаний закон Бугера – Ламберта – Бера:

I = I0 exp(-εcd) або D = εcd.

Використовуючи ці закони, можна визначати концентрацію речовини, а при УФ-спектроскопії значення для максимуму смуги поглинання є додатковою інформацією для ідентифікації речовини. Останнім часом все більшого поширення набуває лазерна спектроскопія, принципи якої дозволяють збільшити розділювальну здатність у мільйони разів, а чутливість довести до гранично можливого рівня.

Атомно-емісійна спектроскопія

Атомно-емісійна спектроскопія (спектрометрія), АЕС або атомно-емісійний спектральний аналіз - сукупність методів елементного аналізу, заснованих на вивченні спектрів випускання вільних атомів і іонів у газовій фазі. Зазвичай емісійні спектри реєструють в найбільш зручній оптичній області довжин хвиль від ~ 200 до ~ 1000 нм. (Для реєстрації спектрів в області <200 нм потрібне застосування вакуумної спектроскопії, щоб позбутися від поглинання короткохвильового випромінювання повітрям. Для реєстрації спектрів в області> 1000 нм потрібні спеціальні інфрачервоні або мікрохвильові детектори. Емісійний спектральний аналіз заснований на отриманні та вивченні спектрів випускання (емісійних спектрів). За положенням і відносної інтенсивності окремих ліній в цих спектрах проводять якісний спектральний аналіз. Розшифровка спектрів здійснюється або на стилоскопах (візуально), або, найчастіше, на спектропроекторах або мікроскопі після фотографування спектрів на фотопластинку