- •Опорные конспекты лекций по дисциплине
- •Лектор: доц. Каф. Пр-1, к.Ф.- м.Н. Игорь Михайлович Колдаев.
- •Рекомендуемая литература:
- •Дополнительная литература:
- •Тема 1. Введение. Пассивные фотометирические методы.
- •1. Объект и предмет научного исследования; модели электромагнитного излучения
- •2. Научное исследование, его цели, задачи и этапы; принцип и метод научного исследования
- •3. Систематизация оптических методов исследований, критерии качества оптического метода
- •4 Взаимосвязь световых и энергетических параметров излучения.
- •5 Типовые погрешности оэип, погрешности косвенных измерений
- •6 Способы измерения основных фотометрических параметров. Светомерный шар
- •7 Способы измерения силы света удаленного источника и яркости объекта
- •8 Способы сравнения оптических параметров объекта с мерой
- •9 Фотоплетизмография в исследованиях медико-биологических объектов
- •Задачи к теме 1.
- •Тема 2. Активные фотометрические методы
- •10 Концентрационная колориметрия в исследованиях веществ
- •11 Оптическая плотность, ее аддитивность.
- •12 Спектрофотометрический анализ многокомпонентных систем
- •13 Оксигемометрия
- •14 Комбинированные методы: фото-каллориметрия, способы термо – оптические и оптико – акустические способы регистрации сигнала
- •15 Систематизация и классификация приборов фотометрии; визуальный фотометр, фотоэлектрические фотометры.
- •1 6. Влияние отклонений от закона Бугера - Бера – Ламберта на результаты колориметрических исследований
- •17 Нефелометрические методы исследований веществ и окружающей среды
- •18 Турбидиметрия в исследованиях дисперсных сред
- •19 Методы микроскопии в исследованиях рассеивающих сред
- •Задачи к теме 3
- •Тема 3 Спектральные методы научных исследований
- •20 Цели, задачи, классификация методов и областей спектрального анализа
- •21 Классификация спектральных элементов и приборов
- •22 Развитие атомно–эмиссионной спектроскопии
- •23 Естественная ширина спектральных линий
- •24 Приборы атомно - эмиссионной спектроскопии
- •25 Принципы атомно-абсорбционной спектроскопии
- •26 Приборы абсорбционной спектроскопии
- •27 Молекулярная спектроскопия
- •Задачи к теме 3
- •Тема 4 Люминесцентные и лазерные методы
- •28 Принципы люминесцентной спектроскопии, сравнение люминесцентных и спектральных методов.
- •29 Количественный люминесцентный анализ
- •30 Методы спектроскопии комбинационного рассеяния
- •31 Лазерные спектрометры, области лазерной спектроскопии
- •32 Лазерные методы исследования сверхбыстрых процессов на примере динамики белков
- •33 Принципы рефрактометрии; молекулярная рефракция, формула Лорентц - Лоренца.
- •34 Систематизация методов и приборов рефрактометрии
- •Способы определения направления луча:
- •35 Принципы интерферометрии и голографических исследований
- •36 Волоконно-оптические и интегрально-оптические интерферометрические датчики
- •37 Классические интерферометры в научных исследованиях
- •Задачи к теме 4
- •Тема 5 Поляризационные, эллипсометрические и квантовые методы
- •38 Систематизация поляризационных исследований
- •39 Поляриметрия
- •40 Спектрополяриметрический анализ; законе Био
- •41 Приборы на основе интерференционно-поляризационных явлений
- •42 Исследование двулучепреломляющих сред
- •43 Люминесцентно – поляризационный анализ
- •44 Эллипсометрия в исследованиях поверхностных слоев и пленок
- •45 Квантовые методы исследования нанообъектов
- •Задачи к теме 5
- •Экзаменационные вопросы
- •Объект и предмет научного исследования; модели электромагнитного излучения.
39 Поляриметрия
Поляриметрия в узком смысле слова – метод измерений основанный на регистрации угла вращения плоскости поляризации оптически активного вещества.
∆α =α0∙с∙ℓ,
где ∆α – угол между векторами Р1 и Р2 на входе и выходе образца;
α0 – удельное вращение [град/м2кг], зависящее от рода вещества;
с – концентрация оптически активного вещества [ кг/м3 ];
ℓ - расстояние.
Молекулы оптически активных веществ представляют собой фигуры без центра симметрии.
Концентрация оптически активного вещества:
.
Схема поляриметра содержит:
1 – источник излучения, 2 – оптическая схема, 3 –светофильтр, 4 – поляризатор, 5 – образец, 6 – анализатор, 7 – приемник излучения, 8 – схема обработки сигнала.
Измерения опираются на закон Малюса:
I(1) = I0 Cos2α
где α – угол между осью поляризатора и направлением поляризации.
Измерения проводятся на скрещенных анализаторе и поляризаторе, то есть при α=π/2. Оптически-активное вещество увеличивает величину потока до значения:
,
Откуда
,
где Ф0 – поступающий поток,
Ф – проходящий поток;
VФ – фотоответ приемника излучения с чувствительностью
SV и спектральной эффективностью φ.
Концентрация оптически активного вещества вычисляется по формуле:
.
Откуда следует
Возможен также компенсационный способ измерения угла вращения плоскости поляризации. В этом случае при отсутствии оптически-активного вещества, анализатор 6 выставляется так, чтобы наблюдался максимальный фотоответ приёмника 7.
После размещения образца с целью определения угла вращения, анализатор 6 вращается до тех пор, пока сигнал на выходе не достигнет своего первоначального значения. По определённому значению сдвига угла направления поляризации ∆α, находят концентрацию вещества.
40 Спектрополяриметрический анализ; законе Био
Спектрополяриметрические исследования построены на законе Био, согласно которому: , где а0i- удельное вращение вещества i в растворе; аi – коэффициент, характерный для данного вещества.
Если имеется n – веществ, то решают систему из n –уравнений..
…………………….......
Решение системы даёт концентрации оптически активных веществ {сi} исходя из результатов спектрального анализа углов поворота плоскости поляризации {∆α(λi)}. Для исследований используется прибор, схема которого содержит спектральный элемент (3), посредством которого формируются длины волн {λi}.
Спектро – поляриметр содержит: 1 – источник излучения, 2 – оптическая схема, 3 – спектральный элемент, 4 – поляризатор, 5 – образец, 6 – анализатор, 7 – фотоприемник, 8 – схема обработки сигнала, 9 – устройство контроля длины волны излучения, проходящее через поляризатор.
На каждой из длины волны измерения проводятся способами, изложенными в предыдущем разделе. В результате: