4. Пояснити природу монохроматичного та поліхроматичного світла.

Якщо випромінювання є потоком фотонів з однаковою енергією (або частотою) – його називають монохроматичним, а коли ж у ньому присутні фотони різних енергій – поліхроматичним.

5. Сформулювати, записати та пояснити основний закон поглинання світла.

Атом, іон або молекула, поглинаючи квант світла переходить в більш високий енергетичний стан (з незбудженого рівня на перший збуджений рівень). Внаслідок поглинання випромінювання, при проходженні його крізь шар речовини, інтенсивність випромінювання зменшується і тим більше, чим вища концентрація речовини.

У 1729р. Бугер і у 1760р. Ламберт встановили основний закон поглинання:

Відносна кількість поглинутого середовищем світлового випромінювання не залежить від його інтенсивності. Шари середовища однакової товщини поглинають однакову частку падаючого на них випромінювання.

I=I_o·e^-α·L або I=I_o·10^-k·L

де, I_o – початкова інтенсивність потоку випромінювання;

I – інтенсивність після проходження крізь шар середовища товщиною L;

α – коефіцієнт пропорційності, що залежить від природи поглинаючої речовини та довжини хвилі і не залежить від інтенсивності випромінювання;

k – лінійний коефіцієнт поглинання, k = 2,303α.

У 1854 р. Бер встановив, що лінійний коефіцієнт поглинання прямо пропорційний концентрації речовини, яка поглинає k= ε·С.

Враховуючи це можна записати:

I=I_o·10^-εCL,

I/I_o=10^-εCL, де Т=I/I_o – коефіцієнт пропускання (або просто пропускання), який характеризує зменшення інтенсивності світла після проходження його крізь шар середовища.

Взятий зі зворотнім знаком логарифм Т називається оптичною густиною D

εCL =-lgT=-lg I/I_o=lgI_o/I=D (1)

де, D – оптична густина середовища, безрозмірна велечина;

С – молярна концентрація речовини, що поглинає, моль/м³;

L – товщина поглинаючого шару, м;

ε – молярний коефіцієнт поглинання (коефіцієнт екстинції), м²/моль.

Фізичний зміст ε - молярний коефіцієнт поглинання дорівнює оптичній густині одномолярного розчину при товщині шару 1 см, ε=D (C=1 моль/л; L=1 см).

Умови застосування закону Б-Л-Б:

1. Закон справедливий для монохроматичного світла, тобто з певною довжиною хвилі λ. D_λ=ε_λLC

2. Молярний коефіцієнт світлопоглинання (ε) в рівнянні (1) залежить від показника заломлення середовища (має бути приблизно однаковий для розчинника і розчину).

3. Температура має бути сталою, або коливатися в межах декількох градусів.

4. Пучок світла має бути паралельним.

5. Світлопоглинаючими центрами можуть бути частинки тільки одного типу.

6. Дати визначення оптичній густині та пояснити як вона залежить від концентрації розчину.

Взятий зі зворотнім знаком логарифм Т називається оптичною густиною D.

Оптична густина — термін який використовується в оптиці, в двох різних значеннях:

Перше значення пов'язане з показником заломлення середовища. Середовище з більшим значенням показника заломлення називають оптично густішим. У протилежному випадку використовують термін менш оптично густе середовище.

Інше значення терміну оптична густина зв'язане з поглинанням світла в оптичному елементі. Це значення терміну можна визначити так:

D_λ=ε_λ·LC

Чим більша оптична густина, тим менше пропускання

Чим менша швидкість поширення світла в середовищі, тим більшою є оптична густина середовища.   Чим більше відрізняються оптичні густини двох середовищ, тим більше заломлюється світло на межі їх поділу. Іншими словами, чим більше змінюється швидкість світла на межі поділу двох середовищ, тим сильніше воно заломлюється.