Устройство и работа фотоколориметра

О

Рис.2

бщий вид фотоколориметра приведен на рис.2. Принцип измерения коэффициента пропускания состоит в том, что на фотоприемник направляются поочередно монохроматические световые потоки полныйI_0λ и прошедший через исследуемую среду I_λ и определяется отношение этих потоков. Отношение потоков есть коэффициент пропускания т исследуемого раствора:

(7)

На колориметре это отношение определяется следующим образом. Вначале в световой пучок помещают кювету с растворителем или контрольным раствором. Изменением чувствительности колориметра добиваются, чтобы отсчет по шкале коэффициентов пропускания колориметра п1 был равен 100 дел. Таким образом, полный световой поток I_0λ условно принимается равным 100%. Затем, в световой пучок помещают кювету с исследуемым раствором. Полученный отсчет п2 по шкале коэффициентов пропускания колориметра будет соответствовать I_λ .Следовательно, коэффициент пропускания исследуемого раствора в процентах будет равен п2, т. е.

т% = п2

Оптическая плотностьD связана с коэффициентом пропускания соотношением:

(8)

О

Рис.3

птическая схема фотоколориметра приведена на рис.3. Нить лампы 1 конденсором 2 изображается в плоскости диафрагмы (3). Это изображение объективом 4,5 переносится в плоскость, отстоящую от объектива на расстоянии 300 мм, с увеличением 10^х. Кювета 10 с исследуемым раствором вводится в световой пучок между защитными стеклами 9, 11. Для выделения узких участков спектра из сплошного спектра излучения лампы в колориметре предусмотрены цветные светофильтры 8.

Теплозащитный светофильтр 6 введен в световой пучок при работе в видимой области спектра (400 490 нм). Для ослабления светового потока при работе в спектральном диапазоне 400—540 нм установлены нейтральные светофильтры 7.

Фотоприемники работают в разных областях спектра:

фотоэлемент Ф 26 17 в области спектра 315—540 нм;

фотоднод ФД 24К - 12 — в области спектра 590—980 нм.

Для уравнивания фототоков, снимаемых с фотоприемника ФД-24К при работе с различными цветными светофильтрами, перед ним установлен светофильтр 14 из цветного стекла СЗС-16.

Подготовка к работе

1.Колориметр включите в сеть за 15 минут до начала измерений. Во время прогрева кюветное' отделение должно быть открыто (при этом шторка перед фотоприемниками автоматически перекрывает световой пучок).

2.Введите необходимый по роду измерения цветной светофильтр.

3.Установите минимальную чувствительность колориметра. Для этого ручку ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ – 5 (Рис.2) установите в положение «I», ручку УСТАНОВКА 100 ГРУБО - в крайнее левое положение.

4.Перед измерениями и при переключении фотоприемнuков проверьте установку стрелки колориметра на «О» по шкале коэффициентов пропускания Т при открытом кюветном отделении.

Учебные задачи:

Приборы и принадлежности: фотоколориметр, растворы исследуемого вещества различной концентрации.

Задание 1. Исследование зависимости оптической плотности раствора от длины волны. Измерение спектра поглощения.

1.Включите прибор.

2. В световой пучок поместите кювету с растворителем или контрольным раствором, по отношению к которому производятся измерения. Закройте крышку кюветного отделения.

3.Установите светофильтр с эффективной длиной волны ₁.

4.Ручками ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ и УСТАНОВКА 100 ГРУБО и ТОЧНО установите отсчет 100 по шкале колориметра. Ручка ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ может находиться в одном из трех положений: «1»,«2» или «З».

5.Затем, поворотом ручки 4 (рис.2) кювету с растворителем или контрольным раствором замените кюветой с исследуемым раствором.

6.Снимите отсчет по шкале D в единицах оптической плотности. Измерения проделать по три раза для каждой дины волны, найти среднее значение.

7.Проделайте аналогичные измерения при других светофильтрах. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

8.Постройте график зависимости D = f().

Таблица 1.

, нм	D1	D2	D3	<D1>

Задание 2. Исследование зависимости оптической плотности от концентрации раствора:

1. Установите светофильтр, при котором оптическая плотность исследуемого вещества имеет наибольшее значение (см. задание 1).

2.Проведите измерение оптической плотности растворов различной концентрации аналогично п. 4.—6. задания 1

3.Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 2.

4.Постройте график зависимости D==f(c).

Таблица 2.

с, %	D1	D2	D3	<D>

Задание 3. Определение концентрации вещества в растворе.

1.Установите светофильтр, при котором оптическая плотность исследуемого вещества имеет наибольшее значение (см. задание 1).

2.Поместите на пути светового пучка кювету с исследуемым раствором неизвестной концентрации Сх, определите оптическую плотность Dx данного раствора

3. Определите по графику задания 2 концентрацию этого раствора

Сделайте вывод в котором укажите длину волны света, на которой Вы проводили фотометрирование. Объясните вид графика концентрационной зависимости.