Жарықтың жұтылуы

Оптикалық ортаға (мысалы, зерттелетін заттың ерітіндісі) түскен жарықтың бір бөлігі шағылады, біразы жұтылады не шашырайды, ал қалғаны орта арқылы өте шығады. Сол себепті орта (зат) арқылы өткен кезде жарық ағыны біртіндеп әлсірейді. Кезкелген зат электромагниттік толқындарды жұтады және шашыратады. Жарықтың жұтылуы дегеніміз түскен жарық энергиясының энергияның басқа түріне айналуы нәтижесінде жарық интенсивтілігінің бәсеңдеуі. Жарықтың жұтылуы кезінде жарық энергиясы ішкі энергияның басқа түрлеріне айналады, осы кезде затта әртүрлі құбылыстар жүруі мүмкін: жылулық қозғалыстың интенсивтілігі артуы (жылулық эффект), атомдар мен молекулалардың қозуы және иондануы, молекулаларлдың белсенділігі артуы (фотохимиялық эффект) және т.б.

Белгілі бір қалыңдықтағы жарықты жұтатын орта арқылы өткен жарық пен түскен жарықтың интенсивтіліктерін байланыстыратын жарықтың жұтылуының негізгі заңын француз ғалымы Бугер тәжірибе жүзінде анықтаған және ол Бугер заңы деп аталады:

; (1)

мұндағы - түскен жарықтың интенсивтілігі, - ерітіндіден өткен жарықтың интенсивтілігі, натурал логарифмнің негізі,

k – жұту коэффициенті деп аталады, ол жарықтың интенсивтілігіне байланысты емес, ол жарықтың толқын ұзындығына, заттың табиғатына байланысты болатын тұрақты шама.

Монохроматты жарықтың параллель шоғырының біртекті ортада жұтылу заңын Н.Бугер тағайындаған: Ортаның қалыңдығы бірдей әрбір келесі қабатында оған түскен жарық толқынының энергия ағынының бірдей бөлігі жұтылады және ол ортаның абсолюттік шамасына тәуелді емес.

Бугер заңын теориялық жолмен кейінірек неміс ғалымы И. Ламберт қорытып шығарған.

Бугер заңының негізінде қалыңдығы , концентрациясы С болатын жарықты жұтатын ерітінді арқылы өткен жарықтың интенсивтілігін анықтайық. Заттың осы қалыңдығы арқылы өткен жарықтың интенсивтілігі мынадай теңдеумен өрнектеледі:

; (2) - Бугер-Ламберт-Бер заңы

Тәжірибе жағдайында (2)-ші заң былайша жазылады:

; (3)

Мұндағы белгілі бір толқын ұзындығындағы жұтудың молярлық коэффициенті.

(3)- ші формуладағы қарама-қарсы таңбамен алынған дәреже көрсеткіші оптикалық тығыздық деп аталады:

; (4)

(2)- ші және (3)-ші формулалардан көретіндей, түскен және жұтылған жарықтың интенсивтіліктерінің қатынасын өлшеп және шамасын біле отырып, заттың таралымын С (концентрациясын) анықтауға болады. Егер бір заттың екі ерітіндісінің концентрациялары, қалыңдықтары әртүрлі болып, жарықты бірдей жұтса, онда мына шарт орындалады: D1=D2

Заттарды жарықты жұту қабілеттері бойынша оқып- зерттеу әдісі абсорбциялық (жұту) спектрофотометрия деп аталады.

Практикада екі физикалық шаманы өлшейді: өткізгіштік коэффициент және (Т) және оптикалық тығыздық (D).

Өткізгіштік коэффициент (ортаның мөлдірлігі) жұтылған және түскен жарықтың интенсивтіліктерінің қатынасына тең шама:

; (5)

Оның мәні 0-ден (барлық жарық жұтылса) 1-ге (барлық жарық өтсе) дейінгі аралықта өзгереді, әдетте оны пайызбен өрнектейді (0- 100 %).

Оптикалық тығыздықты (2)-ші формуладан табуға болады және оны өткізгіштік коэффициент арқылы өрнектеуге болады:

; (6)

Оптикалық тығыздың жарықты жұтатын қабаттың қалыңдығына, кюветаның ішкі өлшеміне, жарықты жұтатын заттың концентрациясына, ерітіндідегі осы заттың жұту қабілетіне байланысты.

(6)-ші формуладан өткізгіштік коэффициент (Т) 100 %-дан 0 %-ға дейін кеміген кезде оптикалық тығыздық сәйкес 0-ден ке дейін артады, яғни оптикалық тығыздықтың мәні кезкелген оң мәнді қабылдай алады (0-ден ке дейін), бірақ қазіргі заманғы құралдар дейін ғана өлшей алады.