vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОТ ДЛИНЫ ВОЛНЫ.

Введение. Если на слой какого-нибудь вещества направить пучок параллельных

лучей, то в результате взаимодействия с веществом прошедший через него поток энергии будет меньше вошедшего в него. Объясняется это поглощением, рассеянием и отражением света.

Поглощение и рассеяние происходят внутри вещества, поэтому вызываемые ими изменения светового потока, зависят от толщины слоя вещества. Отражение света наблюдается на границах раздела сред, и ослабление потока в этом случае не зависит от толщины слоя. Если свет нормально падает на границу раздела двух сред, отношение отраженного потока световой энергии к падающему будет

где: R – коэффициент отражения; N1 и N2 – показатели преломления соответствующих

сред (см. раздел «Дисперсия света» в книге: «Физическая оптика», ЛГИ, 1976).

Обычно первая среда – воздух ( N1 1), и можно с достаточной точностью считать

N 1 2 , R

N 1

где N – показатель преломления поглощающей среды.

Ослабление светового потока при учете только рассеяния и поглощения света описывается формулой закона Бугера – Бэра:

I E ( K K ' ) ,

I0

ослаблением. Коэффициенты K и K характеризуют свойства вещества и, как правило, зависят

от длины волны распространяющегося в веществе света.

Коэффициент рассеяния K обычно пропорционален четвертой степени частоты:

K 4

Величина его для обычных прозрачных сред (газов, жидкостей, стекол) невелика, и ослабление света происходит главным образом вследствие поглощения. В мутных средах (тумане, дыме, коллоидных растворах) ослабление света вследствие рассеяния может быть значительным.

Если не учитывать рассеяние света и отражение на границах слоя, то для ослабления вызванного только поглощением получим

Если учесть как отражение света на границах раздела, так и поглощение света в толще вещества то ослабление светового потока может быть рассчитано по формуле

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Из последней формулы ясно, что можно найти значение K ( ), если известна величина коэффициента отражения R( ) и проведены измерения ослабления света.

Однако рассчитывать коэффициент отражения необязательно. Можно поступить следующим образом. Световой поток I0 пропускают через поглощающий слой толщины 1 . Затем такой же световой поток пропускают через слой того же вещества толщины 2. В

первом случае

13 4

5

Рис.1

Источником света 1 служит лампа накаливания, установленная в специальном кожухе. Лампа включается в блок питания. Свет от лампы проходит через кювету с

исследуемым слоем 2 или 2 (рис.1). и попадает на входную щель 8 монохроматора 3. Монохроматор выделяет из сплошного спектра лампы накаливания определенную длину

2

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

появится зайчик с указателем. Освобождаем микроамперметр от арретира и ставим указатель в положение «шунт».

Градировочный график (рис. 3) позволяет сопоставить каждому делению барабана монохроматора определенную длину волны, которую выделяет монохроматор. Длины волн, для которых проводят измерения, и, следовательно, интервалы делений барабана определяются сложностью спектра поглощения исследуемого раствора. Все подробности этого спектра необходимо выявить при измерениях.

Устанавливаем на барабане монохроматора нужную длину волны и вводим в световой пучок более толстую кювету. Открыв затвор 15, снимаем отсчет по микроамперметру и закрываем затвор.

Не меняя установки барабана, вводим в световой пучок более тонкую кювету. Открываем затвор и снимаем отсчеты по микроамперметру. (Предел измерения определяется по указателю на шунте).

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

На миллиметровой бумаге строим график зависимости K от для всего

исследованного спектрального интервала.

Закончив измерения, арретируем микроамперметр, выключаем его освещение, освещение барабана монохроматора, источник света и блок питания.

Толщина кювет: ℓ1 = 5 см, ℓ2 = 0,5 см.

5