Поглощением (абсорбцией) света называют ослабление интенсивности света при прохождении через любое вещество вследствие превращения световой энергии в другие виды энергии

Вопрос 1. Поглощение света. Законы Бугера, Бугера-Ламберта и Бугера-Ламберта-Бера.

Поглощение света. Рассеяние света.

Лекция № 6.

План лекции:

1. Поглощение света. Законы Бугера, Бугера-Ламберта и Бугера-Ламберта-Бера.

2. Коэффициент пропускания. Оптическая плотность раствора.

3. Рассеяние света. Закон Рэлея.

Интенсивность света, распространяющегося в среде, может уменьшаться из-за поглощения и рассеивания его молекулами (атомами) вещества.

Установим закон поглощения света веществом. Если выбрать небольшой слой вещества толщиной dx (рис.1).

I

Iо

𝑙

d_xê

Рис.1

то естественно считать, что ослабление интенсивности dI света этим слоем при поглощении будет тем больше, чем больше толщина слоя и интенсивность света, падающего на этот слой:

(1)

k - натуральный показатель преломления

(k - коэффициент пропорциональности, зависящий от поглощающей среды и не зависящей в определённых пределах от интенсивности света);

Знак «минус» означает, что интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается, т.е. dI<0.

Интегрируя (1) и подставляя соответствующие пределы, получаем:

откуда, потенцируя, имеем:

(2)

этот экспоненциальный закон поглощения света Бугера.

Для различных веществ значениия коэффициента поглощения – k весьма различны:

- для воздуха (при нормальном давлении) k имеет порядок 10^-3 м^-1

- для стекла – 1 м^-1

- для металлов – 10⁶ м^-1

Это означает, что для трехкратного ослабления интенсивности света достаточен слой металла толщиной ℓ = (1/10⁶ м) = 1 мкм, или слой стекла ℓ = (1/1 м) = 1 м, или слой воздуха толщиной ℓ = (1/10^{-3 м}) = 1 км.

Как видно, натуральный показатель поглощения k является величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в среде в e раз. Натуральный показатель поглощения зависит от длины волны света, поэтому целесообразно закон (2) записать для монохроматического света:

(3)

(3) закон Бугера-Ламберта

k_λ – монохроматический натуральный показатель поглощения.

Как уже указывалось в предыдущих лекциях, в области аномальной дисперсии происходит наиболее сильное поглощение света, монохроматический натуральный показатель поглощения k_λ при этом достигает max.

Зависимость k_λ = f(λ) является источником информации о состоянии вещества.

ЛАМБЕРТ Иоганн Генрих

Закон поглощения с учетом концентрации называют законом Бугера-Ламберта-Бера:

(4)

α – натуральный показатель поглощения света, относительный к концентрации вещества,

k=αС – это соотношение установил Бер для слабых растворов.

В лабораторной практике закон (4) обычно выражают через показательную функцию:

(5)

Причем ε и α связаны соотношением:

(6)

ε – молекулярная оптическая плотность.

Дата добавления: 2015-07-02