2. Способы представления спектрофотометрических величин
В технической литературе пользуются законом Бугера-Ламберта-Бера в экспоненциальной форме (2), либо в логарифмической:
.
(4)
Если вместо натуральных логарифмов
использовать десятичные логарифмы, то
уравнение (2) будет иметь вид:
,
где
– десятичный показатель поглощения на
единицу концентрации
вещества. Эту величину называют также
коэффициентом поглощения или экстинкции.
Термин «экстинкция» рекомендован к
употреблению Международной комиссией
по молекулярной спектроскопии. Величины
и
связаны соотношением
и
.
Пропусканием
называют отношение светового потока
,
прошедшего через окрашенный слой, к
падающему потоку
.
Коэффициентом поглощения называют
величину отношения поглощенного слоем
потока излучения к падающему на него
.
Обратный логарифм коэффициента
пропускания называют оптической
плотностью
.
Оптическая плотность раствора, состоящего
из нескольких невзаимодействующих
компонентов, равна сумме плотностей
этих компонентов:
,
(5)
где
– число компонентов в смеси;
– длина волны спектра.
Чтобы получить оптические характеристики вещества на спектрофотометре либо спектрофотоколориметре, измеряют его спектры поглощения или пропускания.
3. Описание прибора
В данной работе для измерений используется колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2. Предназначен для измерения в отдельных участках диапазона длин волн 315 – 980 нм, выделяемых светофильтрами, коэффициентов пропускания и оптической плотности жидкостных растворов и твердых тел, а также определения концентрации веществ в растворах методом построения градуировочных графиков. Колориметр позволяет также производить измерения коэффициентов пропускания рассеивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в проходящем свете.
Общая оптическая схема прибора представлена на рис. 2.
Рис.
2. Оптическая схема КФК-2
На схеме выделены основные элементы устройства:
Нить лампы 1 конденсором
2 изображается в плоскости диафрагмы
3. Это изображение объективом 4, 5
переносится в
плоскость, отстоящую от объектива на
расстоянии
300 мм, с увеличением
.
Кювета 10 с исследуемым
раствором вводится в световой пучок
между защитными
стеклами 9, 11. Для выделения узких участков
спектра из
сплошного спектра излучения лампы в
колориметре предусмотрены
цветные светофильтры 8.
Теплозащитный светофильтр 6 введен в световой пучок при работе в видимой области спектра (400 – 490 нм). Для ослабления светового потока при работе в спектральном диапазоне 400 – 540 нм установлены нейтральные светофильтры 7.
Фотоприемники работают в разных областях спектра: фотоэлемент 17 в области спектра 315 – 540 нм; фотодиод 12 в области спектра 590 – 980 нм.
Пластина 15 делит световой поток на два: ~ 10% светового потока направляется на фотодиод и ~ 90% на фотоэлемент.
Для уравнивания фототоков, снимаемых с фотоприемника (фотодиода) при работе с различными цветными светофильтрами, перед ним установлен светофильтр 14 из цветного стекла.
Для более равномерной освещенности фотоприемников введены матовые стекла 13 и 16.
Прибор работает следующим образом. Световой поток, сформированный оптической системой, воздействует на фотоэлемент, сигнал с которого усиливается и подается на измерительное устройство. Отклонение стрелки измерительного прибора пропорционально световому потоку, падающего на фотоэлемент.
На рис. 3. показан внешний вид и ручки управления прибора КФК-2.
Рис. 3. Общий вид колориметра
1 – регистрирующий прибор со шкалой, оцифрованной в коэффициентах пропускания Т и оптической плотности D; 3 – ручка переключения светофильтров с маркировкой по длинам волн (вводит светофильтр в световой пучок); 4 – ручка перемещения держателя образца (переключает кюветы в световом пучке); 5 – ручка установки ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ; 6 – ручка управления УСТАНОВКИ «100» ГРУБО; 7 – ручка УСТАНОВКИ «0» точно; 8 – крышка кюветного отделения.
При выполнении работы обратить внимание на маркировку положения ручек 3 и 5 по цвету. Положение ручки 5 по цвету должно соответствовать положению ручки 3.
ВКЛЮЧЕНИЕ ПРИБОРА И ПОДГОТОВКУ НГО К РАБОТЕ ПРОВОДИТ ЛАБОРАНТ ИЛИ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ.