Контрольные вопросы

1. Сформулировать закон отражения.

2. Сформулировать закон преломления.

3. Какой угол падения лучей называется предельным?

4. Что собой представляет скользящий луч?

5. Описать метод скользящего луча для определения показателя преломления вещества.

6. Описать метод полного внутреннего отражения для определения показателя преломления вещества.

7. Для каких веществ используется метод скользящего луча и метод полного внутреннего отражения при определении показателя преломления с помощью рефрактометра?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Лабораторная работа № 12 исследование поглощения в растворах

Цель работы: изучение закономерностей явления поглощения, экспе-риментальное определение концентрации раствора с использованием фотометра и проведение компью-терной обработки результатов измерений.

1. Элементы теории

Поглощением света называется явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии. В результате поглощения интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается по закону Бугера

, (1)

и – интенсивность плоской монохроматической волны на входе и выходе слоя поглощающего вещества толщиной , – коэффициент поглощения, зависящий от длины волны света, химической природы и состояния вещества, не зависящий от интенсивности света.

В системе единиц СИ показатель поглощения измеряется в единицах: м^-1.

Когда свет поглощается молекулами вещества, растворенного в в практически не поглощающем растворителе, коэффициент поглощения оказывается пропорционален концентрации :

. (2)

Закон поглощения Бугера-Ламберта-Бера принимает вид

, (3)

– коэффициент, не зависящий от концентрации, – толщина слоя вещества. Коэффициент поглощения зависит от длины волны и для различных веществ различен. Для одноатомных газов и паров металла характерен линейчатый спектр поглощения. Он обусловлен наличием собственных колебаний электронов в атомах. Ширина спектральных линий 10^-12 – 10^-11 м. Спектр поглощения молекул, определяемый колебаниями атомов в молекулах, характеризуется полосами поглощения. Ширина этих полос составляет 10^-10 – 10^-7 м. У диэлектриков поглощение обусловлено явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика. Коэффициент поглощения составляет 10^-3 – 10^-5 см^-1. Диэлектрики имеют сплошной спектр поглощения.

Структура спектров поглощения определяется составом и строением молекул, что дает возможность использовать поглощения для количественного и качественного исследования вещества. Концентрация раствора определяется на основе выражения (3).

2. Устройство и принцип действия установки

Измерение параметров поглощения света осуществляется в фотометре типа КФК-3, внешний вид которого представлен на рис. 1.

Рис. 1

Фотометр состоит из трех блоков: фотометрического, микропроцессорного и блока питания. Фотометрический блок размещается под кожухом 1. Кюветное отделение с кюветами для эталонной и исследуемой жидкостей или растворителя и раствора расположено под крышкой 2. На цифровом табло 3 индицируется обработанная микропроцессором информация.

В состав фотометрического блока входят: источник света в виде галогеновой лампы типа КГМ-12-10, монохроматор, фотодиод и усилитель постоянного тока. В качестве монохроматора используется дифракционная решетка. Она позволяет выделить монохроматический пучок света необходимой длины волны в диапазоне от 315 до 990 нм от источника излучения с помощью ручки 4, расположенной на корпусе. Тумблер 5 используется для введения в область проходящего луча эталонной (левое положение) и исследуемой жидкости (правое положение). На цифровом табло микропроцессора индицируется:

«нуль» – установка нулевого показания;

Г – градуировка фотометра;

Е – измерение оптической плотности;

П – измерение коэффициента пропускания;

С – измерение концентрации;

F – ввод коэффициента факторизации.

С помощью микропроцессора определяются следующие параметры:

Коэффициент пропускания исследуемого вещества , оптическая плотность и концентрация .

где – коэффициент факторизации, определяемый опытным путем.

Принцип действия фотометра основан на сравнении интенсивности излучений, прошедших через эталонную и исследуемую жидкости. Дальнейшая обработка позволяет определить необходимые параметры.