Спектр поглощения

Рис. 12.4. Фраунгоферовы темные линии в спектре Солнца – результат поглощения света атомами, находящимися во внешней, сравнительно холодной атмосфере Солнца.

Поглощение света слоем вещества характеризуют физической величиной, которую называют «коэффициент пропускания» образца или просто пропускание. Пропускание Т есть отношение интенсивностей света после прохождения образца I к интенсивности на его входе I₀. Спектр поглощения – зависимость пропускания образца (или коэффициента поглощения вещества) от длины волны излучения, частоты, или волнового числа. Спектральная линия поглощения – провал в непрерывном спектре. Следует подчеркнуть, что в спектроскопии всегда непосредственно измеряют не частоту света, а именно длину волны излучения, хотя теоретики и авторы учебников часто изображают спектры, как частотные зависимости.

При прохождении света через прозрачную поглощающую среду интенсивность света ослабляется по экспоненциальному закону. Эту закономерность называют законом Бугера.

I = I₀ exp (- kx),

где х – толщина поглощающей среды, k – коэффициент поглощения. Таким образом T = exp (- kx). k = (1/x)ln1/T. Коэффициент поглощения имеет размерность м^-1 и зависит от длины волны излучения.

Обычно поглощающее свет вещество это растворы, газы или активированные поглощающими примесям стекла и кристаллы. В этих случаях коэффициент поглощения в законе Бугера можно выразить через концентрацию поглощающих частиц N /см³ и коэффициент, характеризующий степень поглощения света частицами s [см²]. k = Ns. Величину s называют сечением поглощения частиц.

При использовании этих величин закон Бугера называют законом Бугера-Ламберта-Бера

I = I₀ exp (- Nsx).

Закон Бугера хорошо выполняется при изменении интенсивности поглощенного света на 20 порядков. Однако, в случае интенсивного лазерного излучения коэффициент поглощения начинает зависеть от мощности излучения. В этом случае возникает эффект оптического просветления вещества – первый эффект нелинейной оптики, открытый С.И. Вавиловым.

Спектрофотометр – прибор для измерения спектров поглощения вещества. С помощью перестраиваемого монохроматора выделяют спектральную линию из сплошного спектра, испускаемого источником света. Измеряют зависимость пропускания образца от длины волны излучения. В современных спектрофотометрах процесс измерения спектра поглощения автоматизирован, а для обработки данных измерений используют компьютер. Спектрофотометры широко применяют в заводских лабораториях для анализа атомного и молекулярного состава веществ.

Лекция 13. Отражение и преломление света на границе раздела двух сред

Законы отражения и преломления света известны с глубокой древности. Луч света, падающий на зеркальную границу раздела двух различных оптических сред, отражается. Угол падения и отражения отсчитывается от нормали к поверхности. Угол считают положительным при отсчете по часовой стрелке, отрицательным – при отсчете против часовой стрелки.

Падающий и отраженный лучи и нормаль к отражающей поверхности в точке падения луча лежат в одной плоскости падения. Параметры, характеризующие вторичные лучи принято обозначать штрихами.

Закон отражения света: e = - e¢. (13.1)

Рис. 13.1 Отражение света от зеркальной поверхности. РР – плоская граница

Луч, падающий на поверхность прозрачной среды, разделяется на два: отраженный и преломленный.

Рис. 13.2. Преломление света на границе раздела двух сред.

Вследствие преломления происходит изменение направления луча. Падающий, преломленный лучи и нормаль к поверхности лежат в одной плоскости.

Закон преломления:

n sin e = n¢ sin e¢. (13.2)

Произведение показателя преломления среды на синус угла между лучом и нормалью называют оптическим инвариантом.

Дата добавления: 2014-01-13