Луч света от источника 1 проходит через светофильтр 2. Полученный монохроматический свет проходит через кювету с раствором 3. Кюветы (две) – сосуды, в которые помещают анализируемый раствор и раствор сравнения. Они представляют собой прямоугольные сосуды с определённым расстоянием между стенками. Для аналитических измерений важен не общий объём раствора, помещённого в кювету, а толщина слоя раствора, которая определяется расстоянием между передней и задней стенками. Кюветы изготавливают из стекла, пропускающего все лучи видимого спектра. Для анализа в ультрафиолетовой области спектра применяют кюветы из кварца, пропускающего не только видимые, но и ультрафиолетовые лучи.

Прошедший через раствор свет, попадает на фотоприёмник 4 – фотодиод, который преобразует энергию световой волны в электрический ток. Сигнал усиливается усилителем - 5 и поступает на измерительный элемент (гальванометр) 6, где находятся две шкалы. На нижней шкале нанесены значения оптической плотности раствора, а на верхней – коэффициента пропускания в процентах.

Принцип измерения коэффициента пропускания и оптической плотности состоит в том, что на фотоприёмник направляют поочерёдно световые потоки – полный и прошедший через анализируемый раствор. Вначале в световой поток помещают кювету с раствором сравнения (растворитель или дистиллированная вода). Изменением чувствительности фотоэлектроколориметра добиваются, чтобы отсчёт по шкале коэффициентов пропускания был равен 100 делениям (или был равен нулю по шкале оптической плотности). Таким образом, полный световой потокусловно принимается за 100%. Затем в световой поток помещают кювету с исследуемым раствором. Вследствие поглощения света раствором световой поток ослабляется, и стрелка гальванометра отклоняется от нуля. По показаниям стрелки на шкале определяют значение оптической плотности или коэффициента пропускания исследуемого раствора.

Использование концентрационной колориметрии в медицине.

Метод концентрационной колориметрии широко применяется в медицине. Фотоэлектроколориметр используется в клинико-биохимических исследованиях. Колориметр позволяет производить измерения коэффициентов пропускания рассеивающих взвесей, эмульсий и коллоидных растворов в проходящем свете. В зависимости от реактива, применяемого для исследования, определяют количество гемоглобина в крови, количество белка и желчных пигментов, мочевины в сыворотке, определение креатина в сыворотке и моче, мочевой кислоты в сыворотке крови, глюкозы в крови и моче, железа, кальция, фосфора и др.

Ход работы:

Упражнение 1. Исследование зависимости оптической плотности раствора D от длины волны λ.

а) включите прибор в сеть;

б) установите светофильтр с длиной волны ;

в) поместите на пути светового пучка кювету с растворителем;

г) установите стрелку гальванометра ФЭК на нуль;

д) замените кювету с растворителем на кювету с исследуемым раствором концентрации ;

е) снимите показание оптической плотности исследуемого раствора при длине волны. Измерения повторите три раза и вычислите среднее значение;

ж) проделайте измерения при других светофильтрах;

з) данные измерений и вычислений занесите в таблицу № 1.

Таблица № 1

и) по данным таблицы постройте график зависимости . Сделать вывод исходя из построенного графика.

Упражнение 2. Исследование зависимости оптической плотности раствора D от концентрации C.

а) установите светофильтр, при котором оптическая плотность исследуемого вещества имеет наибольшее значение (см. упр.1);

б) проведите измерение оптической плотности растворов различной концентрации аналогично п. в) – е) упражнения 1;

в) результаты измерений и вычислений занесите в таблицу №2.

Таблица № 2

г) по данным таблицы постройте градуировочный график зависимости :

д) по графику определите неизвестную концентрацию раствора .

Упражнение 3. Исследование зависимости коэффициента пропускания  от толщины слоя l.

а) установите светофильтр, при котором оптическая плотность исследуемого вещества имеет наибольшее значение (см. упр.1);

б) выберите кюветы толщиной ;

в) проведите измерение коэффициента пропускания исследуемого раствора концентрации при данной толщине слоя;

г) проделайте измерения при других кюветах;

д) результаты измерений занесите в таблицу № 3.

Таблица №3

е) по данным таблицы постройте график зависимости .

ж) Сделать вывод исходя из построенного графика.

По результатам выполненной работы записать общий вывод.

Контрольные вопросы:

Понятие поглощения света.

Законы поглощения света: Бугера, Бера, Бугера-Ламберта-Бера.

Понятие оптической плотности и коэффициента пропускания раствора.

Устройство и принцип действия фотоэлектроколориметра.

Применение фотоэлектроколориметра в медицине.

Спектры поглощения (оптические атомные и молекулярные).

Литература:

Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник / А.Н. Ремизов. – М.: Дрофа, 2010

Физика и биофизика. Практикум: учебное пособие для вузов / В.Ф. Антонов и др. – М. ГЭОТАР-Медиа, 2008

Фёдорова, В.Н., Фаустов, Е.В. Медицинская и биологическая физика: учебное пособие для вузов. Курс лекций с задачами. - М.ГЭОТАР-Медиа, 2009.