Sprawozdanie z ćwiczenia z fizyki medycznej
Temat: Badanie widm absorpcyjnych roztworów za pomocą SPECORDU UV VIS.
Wykonujący: Bartłomiej Baumert Agnieszka Błażewicz Marta Apenit Joanna Bagińska		Wydział Lekarski Rok I Semestr II
Prowadzący: dr Grażyna Gratkowska
Grupa i podgrupa	Data wykonania ćwiczenia	Data oddania sprawozdania	Ocena	Podpis
A^1A	27.III.01	10.IV.01

Podczas przejścia światła przez ośrodek materialny zmniejsza się jego natężenie na skutek absorpcji. Gdy absorpcja zachodzi w jednakowym stopniu dla różnych długości fal świetlnych, to mówimy wtedy o absorpcji nieselektywnej. Na ogół jednak absorpcja jest różna dla różnych długości fal, a wartość współczynnika absorpcji a jest dla danej substancji funkcją λ. Fakt ten wykorzystuje się szeroko do badania ilościowego i jakościowego substancji. Metodę analizy opartą na pomiarze absorpcji nazywamy absorpcjometrią. Do pomiaru absorpcji służą kolorymetry, fotometry, absorcjometry, spektrometry, lub spektrofotometry. Wszystkie te przyrządy mają pewne wspólne cechy i podstawowe części składowe. W przyrządach tych prąd wytwarzany przez fotoelement jest wprost proporcjonalny do mocy padającego nań promieniowania. W spektrofotometrach i spektrokolorymetrach używane są monochromatory lub specjalne filtry pozwalające wybrać poszczególne długości fali.

W praktyce eksperymentalnej badanie widm absorpcynych sprowadza się zazwyczaj do wyznaczania natężenia i długości fali promieniowania oddziałujacego z ośrodkiem. Ilość zaabsorbowanego promieniowania określamy podając jedną z następujących wielkości:

1. transmisja, transmitancja T=I/I₀,

2. absorpcja (I₀ - I)/I₀,

3. absorbancja, ekstynkcja, gęstość optyczna A = log (I₀/I).

Spektrofotometria jest działem spektroskopii doświadczalnej, w którym przeprowadza się jakościowe i ilościowe badania widm poszczególnych substancji za pomocą spektrofotometrów. Zajmuje się badaniem charakterystycznych cech optycznych takich jak zdolność emisyjna, absorpcyjna i odbijająca ciał. Urządzeniem wykorzystywanym w tej dziedzinie fizyki jest SPECORD UV VIS - automatycznie zapisujący dwupromieniowy spektrofotometr, przeznaczony do pomiarów absorpcyjnych w nadfioletowym i widzialnym zakresie widmowym. Zapisuje on transmitancję T[%] lub absorbancję A próbek jako funkcję liczby falowej k[cm^-1]. Spektrofotometr SPECORD UV VIS został wyposażony w dwa źródła promieniowania. Lampa deuterowa emituje w nadfioletowym zakresie widmo ciągłe. Jej zakres stosowania rozciąga się od 54000 cm^-1 (185 nm) do 28000 cm^-1 (ok. 350 nm). Żarówka służy jako źródłó promieniowania w zakresie od 30500 cm^-1 (ok. 330 nm) do 12500 cm^-1 (800 nm). Wykrywanie promieniowania odbywa się za pomocą fotopowielacza z okienkiem kwarcowym , którego widmowy zakres czułości sięga od 59000 cm^-1 (169 nm) do 12500 cm^-1 (800 nm). Monochromator wydziela z ciągłego widma źródła promieniowanie monochromatyczne o żądanej długości fali.

Urządzeniem działającym na podobnej zasadzie jest SPECOL - jednowiązkowy fotometr spektralny z monochromatorem siatkowym, pracującym w zakresie długości fal od 330 do 850 nm, zaopatrzonym we wskaźnik wychyleniowy. Łącznie z przystawkami jest on przyrządem wieloczynnościowym. Wykorzystuje się go do pomiarów absorpcji, fluorescencji, zmętnienia, remisji, a także miareczkowania fotometrycznego, fluorymetrycznego i turbidymetrycznego różnych roztworów. Za pomocą odpowiedniego układu mechanicznego można obracać siatkę dyfrakcyjną i dzięki temu przepuszczać przez szczelinę wyjściową monochromatora promieniowanie o żądanej długości fali.

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było wstępne zapoznanie się z działaniem i obsługą SPECORD'U UV VIS , a następnie rejestracja widma absorbancji i transmitancji badanej cieczy z wyznaczeniem minimalnej i maksymalnej absorbancji.

Po zapoznaniu się z metodą odczytu wartości liczb falowych przy wykorzystywaniu noniusza przystąpiliśmy do właściwego ćwiczenia. Włączyliśmy urządzenie przestawiając przełącznik programu w położenie 0, włączając wyłącznik sieciowy i lampę dla zakresu światła widzialnego. Następnie w SPEKORDZIE umieściliśmy 2 kuwety. Jedną z czystą wodą jako wzorzec i drugą badaną z cieczą barwy zielono-niebieskiej. Po czym odchyliliśmy do góry listwy dociskowe i założyliśmy arkusz papieru tak, że przylegał do poziomej listwy, opuściliśmy listwy. Tak przygotowane urządzenie nastawiliśmy na rejestrację widma absorbancji wodnego roztworu zielono--niebieskiego barwnika w zakresie 30000 cm^-1 - 13000 cm^-1 i uruchomiliśmy. Po otrzymaniu wykresu nastawiliśmy SPECORD na rejestrację widma transmitancji tego samego roztworu w tym samym zakresie i ponownie otrzymaliśmy wykres. Po czym delikatnie zaznaczyliśmy na widmie absorbancji jego charakterystyczne punkty (położenia maksimów i minimów). Teraz wystarczyło już tylko odczytać wartości liczb falowych zaznaczonych punktów. W tym celu podnieśliśmy pisak i umieściliśmy go ponownie w pozycji startu. Stąd rozpoczeliśmy ponowny przesuw pisaka manipulując przyciskami 0, <, > w celu dokładnego wyznaczenia wskazanych punktów. Po zatrzymaniu pisaka nad zaznaczonym miejscem odczytywaliśmy wartość k z noniusza.

Po wyznaczeniu wszystkich liczb falowych minimów i maksimów widma absorbancji korzystając z definicji liczby falowej:

E = hν = hc/λ = hck

Przeliczyliśmy wartości wcześniej zmierzonych liczb falowych w “cm^-1” na długości fali w “nm” i uzyskane wyniki umieściliśmy w tabeli przy wykresie.

W badanym roztworze wodnym barwnika niebiesko-zielonego w zakresie od 30000 cm^-1 do 13000 cm^-1 maksima absorbancji przypadły na długości fal: 414,59 nm i 648,51 nm. Absorbancja osiągnęłą minima przy długości fal: 367,92 nm i 521,92 nm.

Uzyskane wyniki maksimów i minimów absorbancji są stałe (w granicach błędu pomiarowego), specyficzne dla danego roztworu. Dysponując wskaźnikowymi pomiarami i używając spektrofotometru mamy możliwość w krótkim czasie, tanio i w prosty sposób zidentyfikować badaną substancję. SPECORD UV VIS przeprowadza analizę widmową co umożliwia dalej chemiczną analizę jakościową i ilościową.

Wyniki ćwiczenia obarczone są błędami pomiarowymi wynikającymi z:

1. niedokładności pomiarowej samego urządzenia,

2. “ręcznego” zaznaczania minimów i maksimów absorbancji, oraz jego odczytu na noniuszu,

3. przeliczanie k na λ było robione z dokładnością 2 miejsc po przecinku,

4. pracę urządzenia zakłucać mogły hałasy i wstrząsy pochdzące z pomieszczenia i pobliskiej ulicy.

---