35) Поглощение света. Закон Бугера. Закон Бугера-Бера. Концентрационная колориметрия. Нефелометрия.

Поглощением света называется ослабление интенсивности световой волны при прохождении через вещество вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии.

Закон поглощения света Бугера: если падающая на поверхность среды световая волна имеет интенсивность I0, то интенсивность волны, прошедшей слой среды толщинойdравнаI=I0e^-ad

Где a(альфа) - натуральный показатель поглощения. Натуральный показатель поглощения зависит от природы и состояния вещества, а также от частоты (длины волны) света.

Зако́н Бугера — Ламберта — Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельногомонохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Закон выражается следующей формулой:

,

где  — интенсивность входящего пучка,  — толщина слоя вещества, через которое проходит свет,  —показатель поглощения

На использовании логарифмической формы закона Бугера-Ламберта- Бера основан оптический метод определения концентрации растворов, получивший название «концентрационная колориметрия». Для определения концентрации известного растворенного вещества на кювету с раствором направляют луч света и измеряют его интенсивности на входе в кювету (I₀) и на выходе из нее (I). концентрацию раствора:

Нефелометрия — метод количественного анализа, основанный на измерении интенсивности света, рассеянного частицами мутной среды. Мутные среды образуютсуспензии, эмульсии, коллоидные растворы. Измерение интенсивности рассеянного света (степени мутности) производят обычно при помощи нефелометров. Светорассеяние наблюдают в направлении, перпендикулярном световому потоку, проходящему через исследуемую жидкость. В определенных условиях интенсивность рассеянного света пропорциональна числу взвешенных частиц, а следовательно, и общей массе их в единице объема мутной среды. Метод анализа, основанный на измерении ослабления интенсивности светового потока при прохождении его через мутную среду, называют турбидиметрией. Нефелометрию и турбидиметрию широко используют для анализа воды, рядапищевых продуктов, лекарственных веществ, а также жидкостей и тканей организмов.

36) Рассеяние света. Явление Тиндаля. Молекулярное рассеяние, закон Рэлея. Комбинационное рассеяние.

При прохождении естественного света через неоднородную среду световые волны дифрагируют на имеющихся неоднородностях и дают дифракционную картину с довольно равномерным распределением интенсивности по всем направлениям. Такую дифракцию называютрассеянием.

Рассеяние света - явление, при котором свет, распространяющийся в среде, отклоняется по всевозможным направлениям.

Теорию рассеяния света разработал английский физик Дж. Релей (1842-1919 г.).

Различают два вида рассеяния.

Рассеяние в мутных средах - явление Тиндаля

Мутной называют среду с явно выраженными оптическими неоднородностями. Примеры мутных сред: туман, дым, эмульсия, взвесь или суспензия, аэрозоль. Рассеяние света в мутных средах называют явлением Тиндаля.

Молекулярное рассеяние на оптических неоднородностях

Рассеяние имеет место и при отсутствии в среде инородных частиц. Оно обусловлено тем, что даже в «чистой» среде имеются микроскопические флуктуации плотности - отклонения плотности от ее среднего значения, наблюдаемые в пределах малых объемов. Соответствующие флуктуации имеет и показатель преломления света. Эти флуктуации вызваны беспорядочным движением молекул вещества; поэтому обусловленное ими рассеяние света называется молекулярным. Молекулярным, например, является рассеяние света в атмосфере (при отсутствии тумана или дыма).

Если неоднородности распределены в среде достаточно равномерно, то уменьшение интенсивности проходящего света для рассеяния обоих типов описывается функцией

где m_λ - натуральный показатель рассеяния, зависящий от длины волны.

Зависимость рассеяния от длины волны

При прочих равных условиях интенсивность рассеянного света зависит от длины световой волны. При молекулярном рассеянии, а также при рассеянии в мутной среде с неоднородностями, размеры которых малы по сравнению с длиной волны (меньше 0,2λ), выполняется закон Релея:

Интенсивность рассеянного света (I_р) обратно пропорциональна четвертой степени длины волны (λ):

Закон Релея объясняет некоторые явления, наблюдаемые в природе. Например, голубой цвет неба связан с тем, что в солнечном (белом) свете, рассеянном атмосферой, преобладают коротковолновые синие лучи.

Комбинационное рассеяние света (эффект Рамана) —неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением частоты излучения. В отличие от рэлеевского рассеяния, в случае комбинационного рассеяния света в спектре рассеянного излучения появляются спектральные линии, которых нет в спектре первичного (возбуждающего) света. Число и расположение появившихся линий определяется молекулярным строением вещества.