5. Поглощение света. Закон Бугера – Бэра.

Интенсивность света, распространяющаяся в среде может уменьшаться из-за поглощения и рассеяния его молекулами (атомами) вещества. Ослабление интенсивности света при прохождении его через любое вещество, вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии называется поглощением света. При этом уменьшение интенсивности света (I) в зависимости от толщины слоя вещества (l) подчиняется закону Бугера:

I_l = I₀ e ^{– al} , ( формула 11)

где a – натуральный показатель поглощения. Как видно из формулы 11, натуральный показатель поглощения a является физической величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде в е раз; I ₀ – первоначальная интенсивность света, падающая на слой вещества толщиной l; I_l – интенсивность света после прохождения света через слой вещества l. Вывод закона Бугера (в дифференциальной и в интегральной формах) подробно изложен в учебнике Ремизова А. Н.

Если поглощающим свет веществом является окрашенный раствор слабой концентрации, то в этом случае выполняется закон Бера:

a = χ’C (формула 12)

Натуральный показатель поглощения для окрашенных растворов слабой концентрации прямо пропорционален концентрации раствора С(при длине волны светаλмаксимально поглощаемого этим раствором). Коэффициент пропорциональности в формуле 12 –χ’ - называется натуральным молярным показателем поглощения. Объединяя закон Бера с законом Бугера, мы получаем законБугера – Ламберта – Бера:

I_l = I₀ e ^{– χ’׳Сl} (формула 13)

На практике закон Бугера – Ламберта – Бера обычно выражают через показательную функцию с основанием 10:

I_l = I₀ 10 ^{- χ Сl} (формула 14);

где: χ– молярный показатель поглощения, равный примерно 0,43χ׳.

Отношение потока (интенсивности) излучения, прошедшего сквозь данное тело или раствор, к потоку (интенсивности излучения), упавшего на это тело (раствор), называют коэффициентом пропускания (τ):

τ = I_l / I₀

Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания, называют оптической плотностью раствора (D):

D = lg (1/τ) = lg (I₀ / I _l)

С учетом понятия оптической плотности закон Бугера – Ламберта – Бера записывается в виде:

D = χ Сl (формула 15)

Обычно χ относят к какой – либо длине волны и называют монохроматическим показателем преломления (χ_λ ).

Из формулы 15 следует, что при данной толщине слоя раствора оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации раствора.

На основе законаБугера-Ламберта-Бера разработан ряд фотометрических методов по определению концентрации окрашенных растворов (концентрационная колориметрия).

Выводы и заключение

Итак, мы рассмотрели основные закономерности излучения и поглощения электромагнитной энергии нагретыми телами, атомами и молекулами вещества. Следует еще раз отметить, что все эти процессы излучения и поглощения подчиняются законам квантовой механики. На этом позвольте лекцию закончить.

«___» __________ 20__ г.

Исполнитель: Доцент Новикова Н.Г.