Поглощение света
Превращение энергии световой волны во внутренние энергии вещества, описывается законом Бугера-Ламберта.
0(I0) X(I) X∆X(I+∆I)
∆I (∆x)
∆I~α*I*∆x
∆I=-α*I*∆x │:I
∆I/I= -α*∆x
В каждом последующем слое вещества, одинаковой толщины ∆x, поглощается одинаковая часть интенсивности (∆I) падающей на этот слой волны.
I=f(x)
dI/I=-α*dx – ДУ
lnI │I0I = -αx │X0
lnI-lnI0 = -αx
ln(I/I0)= -αx
I/I0=e-αx I=I0*e-αx – математическое выражение закона Б.-Л.
I
I0
2 1
x
x=0 I=I0 (x∞; I0)
α2>α1
Пусть есть раствор какого-либо вещества, которое поглощает свет, а растворитель свет не поглощает.
Сформулируем закон Бера.
α=χ*С, где α – показатель поглощения; С – концентрация раствора; χ – коэффициент пропорциональности.
Формулировка закона Бера:
Показатель поглощения растворенного вещества, прямо пропорционален концентрации этого вещества в растворе.
I=I0*e-αx = I0*e-χx
I= I0*e-χx – закон Бургера-Ламбера-Бера.
Этот закон лежит в основе метода концентрационной колориметрии.
Колориметрия в аналитической химии - группа фотометрических методов количественного анализа, основанных на определении концентрации вещества в окрашенном растворе путем измерения количества света, поглощенного этим раствором.
I0 I0
x C1 C2 x2
1 р-р: I=I0*e-χC1X1
2 р-р: I=I0*e-χC2X2
C1X1=C2X2
C2=C1X1/X2
Рассеивание света
Рассеивание – это явление отклонения светового пучка по всевозможным направлениям.
Возникает в оптически неоднородной среде, когда показатель преломления и нерегулярно меняется от точки к точке, а размеры неоднородностей соизмеримы с длиной волны.
Световой пучок ослабляется.
σ – показатель рассеивания
I=I0*e-(α+σ)x
α+σ =μ – показатель ослабления света.
I=I0*e-μх
Различают 2 основных вида неоднородностей и 2 основных вида рассеивания:
-молекулярное – рассеивание на неоднородностях обусловленных тепловым движением молекул данного прозрачного вещества.
-рассеивание в мутных средах (явление Тиндаля) – рассеивание, когда неоднородности представляют собой неоднородные посторонние частицы (частицы одного вещества, среди частиц другого вещества).
Для молекулярного и рассеивания в мутных средах, если d<0.2λ, справедлив закон Рэлея.
IP~1/λ4
IP~ν4
-если d>0.2λ, то IP~1/λ3
λКР>λФИОЛ
νКР>νФИОЛ
Чем λ больше, тем I меньше.
Дисперсия света
C=3*108м/с и одинакова в вакууме для всех длин волн.
В веществе волны различных частот движутся с разными скоростями: υ=f(ν), т.к. υ=C/n, то n=f(ν).
Волны различных частот в одном и том же веществе преломляются по разному.
Дисперсия света – это зависимость показателя преломления вещества от частоты.
-если ↑νn↑ - нормальная дисперсия
-если ↑νn↓ - аномальная
Кр
Фиол
nФИОЛ > nКР – нормальная дисперсия.
В реальном веществе существуют участки нормальной и аномальной дисперсии.
n
b d
a c e
ν0 ν1 ν2 ν
-ab, cd – нормальная дисперсия (dn/dν>0)
-bc, de – аномальная дисперсия (dn/dν<0)
Падающая на вещество электроволна взывает вынужденные колебания ē в атомах. Если частота этой волны совпадает с собственной частотой колебания ē, то будет резонанс, т.е. повышается амплитуда колебаний. Преобразуется энергия света во внутреннюю энергию вещества. Происходит поглощение.
Учение о нормальной дисперсии позволяет найти собственные частоты колебаний ē в атомах.