физика / контроль знаний / тест / по темное тестирование / мед физика / Взаимодействие света с веществом

ВОПРОС

ОТВЕТ

1

Когда свет падает на прозрачное вещество, часть его отражается, часть поглощается, а часть пропускается веществом. Отражение светового потока оценивается коэффициентом отражения

1

r, равным отношению отраженного от поверхности потока Ф_г к падающему Ф₀:

2

Поглощение света характеризуется коэффициентом поглощения

2

а, равным отношению светового потока Ф_а, поглощенного телом, к световому потоку Ф₀, падающему на него

3

Для характеристики пропускания света служит коэффициент пропускания

3

τ, равный отношению пропущенного телом свето­вого потока Ф_τ к падающему Ф₀:

4

Когда свет падает на прозрачное вещество, часть его отражается, часть поглощается, а часть пропускается веществом

4

По закону сохранения энергии

Ф_τ+ Ф_а+ Φ_r= Ф₀

откуда следует

r+α+τ= 1.

5

Интенсивность света, вышедшего из слоя вещества толщиной l после поглощения (закон Бугера) равна

5

I_l=I₀e^-χl

где I_о — интенсивность света, падающего на слой поглощающего

вещества; χ — натуральный показатель поглощения

6

Для монохроматического света, коэффициент χ называют монохроматическим натуральным

показателем поглощения.

Закон Бугера

6

I_l=I₀ 10^{-χ́ l},

где χ́ =0,43χ показатель поглощения.

7

Закон Бугера — Ламберта — Бера

7

I_l=I₀e^{-χ l c} или I_l=I₀ 10^{-χ́ l c} или I_l=I₀e^{-ε C l}

где χ и χ́— натуральный (или монохроматический натураль­ный) показатель поглощения и показатель ε поглощения света на единицу концентрации вещества, с — концентрация растворенно­го вещества, е — молярный показатель поглощения, С — моляр­ная концентрация.

8

Коэффициент пропускания τ равен

8

отношению интенсивностей света, прошедшего сквозь данное тело (или раствор) и упавшего на это тело,

9

Оптическая плотность раствора равна

9

D=lg = lg=χ́cl

10

закон Релея

10

Интенсивность света, рассеянного мелкими частицами, обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени:

11

Закон ослабления интенсивности света вследствие рассеяния

11

I_l=I₀ 10^-k΄l

где k' — показатель рассеяния.

12

Закон ослабления интенсивности света вследствие совместного

действия поглощения и рассеяния

12

I_l=I₀ 10^-μ΄l

где μ΄=χ́+k΄ — показатель ослабления.

13

Формула Хиски

13

Здесь I₀ и I_l — интенсивности излучения, прошедшего через

раствор сравнения и исследуемый раствор; s_o и s_l — ширина

щели монохроматора при исследовании раствора сравнения и

изучаемого раствора соответственно; r— чувствительность спек-

трофотометра.

14

Интенсивность люминесценции вещества

14

I_л = 2,3I_оφD

где I_о — интенсивность возбуждающего света, φ — квантовый выход люминесценции, D — оптическая плотность образца.

15

Время жизни молекулы в возбужденном состоянии

15

где I_л0— интенсивность люминесценции в начальный момент времени и I_лt ( в момент времени t после начала измерения.

16

Формула Штерна — Фольмера

16

где U и U_Т — наблюдаемая величина при отсутствии тушителя флуоресценции и вместе с ним; C_T — молярная концентрация тушителя; τ — время жизни молекулы в возбужденном состоянии; k= 10⁹. Если τ≈1 нc, то наблюдается синглетный механизм тушения флуоресценции, если τ≈1 мкс, то тушение флуоресценции происходит по триплетному механизму.

17

Закон Стокса:

17

спектр люминесценции сдвинут в длинноволновую область относительно спектра поглощения того же соединения

18

квантовый выход флуоресценции (_фл) равен

18

отношению числа излученных квантов флуоресценции к числу поглощенных квантов или отношению потока флуоресценции (Ф_фл) к потоку поглощенного света I₀(1 - T)S, где I₀ — интенсивность возбуждающего света, S — площадь поглощающей поверхности, а (1 - Т) — коэффициент поглощения:

19

Форма спектра люминесценции (правило Каши) и квантовый выход люминесценции (закон Вавилова)

19

не зависят от длины волны возбуждения люминесценции. Причина этого в том, что излучение люминесценции происходит всегда с нижнего колебательного уровня нижнего возбужденного электронного состояния, независимо от того, на какой уровень молекула была возбуждена после поглощения.

20

Спектр фотолюминесценции по форме совпадает со спектрами других типов люминесценции данного вида молекул,.

20

т. е. форма спектра люминесценции не зависит от способа возбуждения молекулы

21

Люминесценцией называют.

21

избыточное над тепловым излучение тела, имеющее длительность, значительно превышающую период (~10^-15 с) излучаемых световых волн.

Первая часть определения отделяет люминесценцию от равновесного теплового излучения.

22

Люминесценция холодное свечение обычно наблюдается в

22

видимой или ультрафиолетовой областях спектра. Тепловое излучение в этой области возникает только при температуре в несколько сотен или тысяч градусов, тогда как люминесценция наблюдается при любых температурах, поэтому люминесценцию часто называют холодным свечением

23

В зависимости от способа возбуждения различают несколько типов люминесценции.

23

Люминесценция, вызванная заряженными частицами: ионами — ионолюминесценция, электронами — катодолюминесценция, ядерным излучением — радиолюминесценция. Люминесценцию под воздействием рентгеновского и -излучения называют рентгенолюми-несценцией, фотонов видимого света — фотолюминесценцией. При растирании, раздавливании или раскалывании некоторых кристаллов возникает триболюминесценция. Электрическим полем возбуждается электролюминесценция, частным случаем которой является свечение газового разряда. Люминесценцию, сопровождающую экзотермическую химическую реакцию, называют хемилюминесценцией.

24

Люминесценция у возбужденных молекул происходит только

24

с нижнего возбужденного электронного состояния на любые колебательные подуровни основного состояния

25

Зависимость величины излучаемой атомами или молекулами

25

энергии от длины волны или частоты световой волны называется спектром испускания, а поглощаемой - спектром поглощения. Интенсивность спектральных линий определяется числом одинаковых переходов, происходящих в единицу времени, и поэтому зависит от количества излучающих (поглощающих) атомов и вероятности соответствующего перехода.

26

Возбуждение атома, то есть переход электрона на орбиту большего радиуса, требует

26

сообщения атому дополнительной энергии и, следовательно, происходит в результате каких-либо внешних воздействий, например, при соударении частиц в процессе интенсивного теплового движения или при электрическом разряде в газах, при поглощении фотона электромагнитного излучения, в результате рекомбинации ионов в газе или электронов и дырок в полупроводнике, при действии на атом частиц радиоактивного излучения и т.д.

27

Возбужденное состояние неустойчиво,

27

примерно через 10^-8 сек электрон возвращается на основную орбиту, при этом излучается фотон, уносящий дополнительную энергию, полученную при возбуждении, и атом переходит в основное состояние

28

Электрон может возвращаться на основную орбиту не только единым переходом

28

, но и ступеньками через промежуточные уровни. В этом случае при переходе будет излучаться несколько фотонов с частотами, соответствующими разности энергий этих уровней.

29

Первый постулат Бора .

29

1. Внутренняя энергия атома дискретна, то есть может принимать только определённые дозволенные значения или уровни, кратные характерным для данного атома количествам, или квантам энергии. Состояния атома, соответствующие этим уровням энергии, являются стационарными: в таком состоянии атом не излучает электромагнитных волн, несмотря на происходящее в нём движение электронов.

30

Второй постулат Бора

30

Испускание (или поглощение) электромагнитного излучения происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое. При этом испускается (или поглощается) фотон монохроматического излучения с энергией, равной разности энергетических уровней Е_m и E_n, соответствующих этим состояниям:

h = E_m - E_n,

где E_m и E_n - энергия системы в первом и втором состояниях

31

энергия электрона, связанного в атоме с ядром

31

отрицательна

32

Энергия же свободного электрона

32

,. равна нулю.