Ответы на вопросы к коллоквиум № 3 - 2005 год / Вопрос 32
.DOC32. Поглощение света в растворах, закон Бугера - Ламберта - Бера. Спектр поглощения вещества. Спектрофотометр, фотоэлектроколориметр, принцип их работы. Применение этих приборов в биофизике и медицине.
Поглощением света называют ослабление интенсивности света при прохождении через любое вещество вследствие превращения световой энергии.
Закон Бугера - Ламберта – Бера:
Молекулярные спектры (испускания и поглощения) возникают при квантовых переходах молекул с одного энергетического уровня на другой и состоят из совокупности более или менее широких полос, которые представляют собой тесно расположенные линии. Сложность молекулярных спектров по сравнению с атомными обусловлена большим разнообразием движений и следовательно энергетических переходов в молекуле.
Различают:
-
колебательно-вращательный спектр
-
электронно-колебательно-вращательные
-
электронно-колебательные
Спектры поглощения веществ определяются разностью энергий между энергетическими уровнями молекул, а также вероятностями перехода между ними. Разность энергий определяет длину волны на которой происходит поглощение света, вероятность перехода – коэффициент поглощения вещества.
Для веществ в растворе характерны широкие полосы поглощения, обусловленные электронными, вращательными и колебательными уровнями.
Молекулярные спектры поглощения являются важным источником информации о биологически функциональных молекулах и широко используются в современных биохимических и биофизических работах.
Спектрофотометр. В медицине используется для измерения концентрации белков и нуклеиновых кислот; оценка кровоснабжения тканей на основе измерений степени оксигенации гемоглобина;определение концентрации различных лекарственных средств; отслеживание динамики размножения микроорганизмов по изменению оптической плотности среды.
Состоит из следующих основных блоков: источника света (И), монохроматора (М), измерительной кюветы(К1) и кюветы сравнения (К2), фотоприемника (Ф), и регистратора (индикатора) (Р).
Источник испускает свет, монохроматор выделяет из него нужный участок спектра. Далее этоот свет проходит через измерительную кювету, через кювету сравнения. Свет прошедший через кювету регистрируется фотоприемником и его интенсивность либо записывают каким-либо регистратором, либо отражают на индикаторе. Две кюветы используют для того чтобы исключить паразитные эффекты, связанные с поглощением света в растворителе и его отражением от стенок кювет.
Фотоэлектроколориметр. Это прибор для измерения цвета, в котором оптическое излучение преобразуется в электрический сигнал. Прибор состоит из следующих основных блоков: источника света (И), светофильтров (СФ), двух кювет – К1 – кюветы сравнения, заполненной растворителем, и К2- кюветы для исследуемого раствора, полупрозрачного зеркала (З), расщепляющего пучок света на два фотоэлемента (Ф1) и (Ф2).
Источник света создает излучение в широком диапазоне длин волн, светофильтр выделяет из него нужный участок спектра. Этот свет проходит далее либо через К1, в которой помещают исследуемый раствор, либо через К2, в которой находится растворитель. Пучок света, прошедший через кювету, расщепляется полупрозрачным зеркалом на два пучка, интенсивности которых регистрируются Ф1 и Ф2. два фотоприемника используются для измерения в разных участках спектра