Uniwersytet Medyczny w Łodzi
Wydział Wojskowo-Lekarski
Laboratorium z Biofizyki
Sprawozdanie: O3:Kolorymetryczne pomiary stężenia roztworów.
Data:03.11.2004 Piotr Falkowski
Gr.II, zespół4
1. Fotometria - dział optyki zajmujący się pomiarem różnorakich wielkości charakteryzujących promieniowanie świetlne (podczerwone, widzialne i ultrafiolet) oraz źródła tego promieniowania
.
2. Wielkości fotometryczne Promieniowanie świetlne, a więc takie promieniowanie elektromagnetyczne, które wywołuje u człowieka wrażenie wzrokowe, obejmuje zakres długości fal od 380nm do 780nm. Skuteczność promieniowania w wywoływaniu wrażeń wzrokowych zależy nie tylko od mocy promieniowania, lecz i od długości jego fali. Wynika stąd, że wielkości energetyczne (radiometryczne), takie jak na przykład moc promieniowania, nie charakteryzują promieniowania ze względu na jego skuteczność wywoływaniu wrażeń wzrokowych. Istnieje zatem konieczność stosowania specjalnych wielkości do scharakteryzowania wrażeń wzrokowych wywołanych tym promieniowaniem. Takimi wielkościami są wielkości fotometryczne.
3. Rodzaje widm i ich powstawanie:
-Widmo optyczne, obraz uzyskany w wyniku rozszczepienia promieniowania opt. na składowe o różnych długościach fali, także skład widmowy tego promieniowania; do otrzymywania i badania widma optycznego służą przyrządy spektralne.
-Widmo optyczne emisyjne (widmo światła emitowanego przez daną substancję) w obszarze widzialnym ma postać jasnych, barwnych prążków (widmo optyczne liniowe) lub pasm (widmo optyczne pasmowe) na ciemnym tle, albo zespołu barw przechodzących płynnie (od czerwieni do fioletu) jedna w drugą (widmo optyczne ciągłe).
Widma optyczne liniowe dają pobudzone do świecenia jednoatomowe pary i gazy; widmo optyczne liniowe jest związane ze strukturą elektronową atomu oraz występującymi w nim oddziaływaniami i charakteryzuje atomy pierwiastka emitującego to promieniowanie.
-Widma optyczne pasmowe składają się z wielu b. gęsto rozmieszczonych linii widmowych, które zlewają się w pasma ostro ograniczone z jednej, a rozmyte z drugiej strony; są charakterystyczne dla cząsteczek chemicznych, a ich skomplikowany charakter jest związany z budową cząsteczek (emisja promieniowania wynika nie tylko ze zmiany energii elektronów, lecz ze zmiany energii ruchów oscylacyjnych atomów w cząsteczce oraz ruchów obrotowych — rotacyjnych — cząsteczki jako całości).
-Widma optyczne ciągłe dają pobudzone do świecenia ciała stałe, ciekłe i gazy pod dużym ciśnieniem (dla ciał tych w wyniku poszerzenia, spowodowanego oddziaływaniami wzajemnymi, linie widmowe zachodzą na siebie) oraz swobodne atomy i cząsteczki, gdy zachodzą procesy fotojonizacji, rekombinacji, fotodysocjacji i asocjacji.
-Widma optyczne absorpcyjne powstają w wyniku pochłaniania przez ciało, przez które przechodzi promieniowanie o widmie optycznym ciągłym, fal o określonych długościach i w obszarze widzialnym, ma postać ciemnych prążków (lub pasm) na tle ciągłego widma optycznego emisyjnego. Dla atomów i prostych cząsteczek lokalizacja linii absorpcyjnych pokrywa się z odpowiednimi liniami emisyjnymi. Przykładem widma optycznego absorpcyjnego jest widmo Słońca (Fraunhofera linie).
Badania widma optycznego pozwalają poznać budowę atomów i cząsteczek, charakter oddziaływań międzyatomowych, skład chemiczny substancji
4. Prawo Lamberta-Beera prawo opisujące osłabienie wiązki światła przechodzącej przez ośr. pochłaniający: J = J0e -µcd , gdzie J0 i J — odpowiednio — natężenie wiązki padającej i wychodzącej z ośr., µ — współcz. absorpcji, d — grubość warstwy ośr. Pochłaniającego, c-stężenie substancji
5. Transmisja i ekstynkcja
Ekstynkcja(absorpcja)-osłabienie natężenia wiązki światła przechodzącej przez ośr. (np. powietrze, szkło) wskutek rozpraszania i pochłaniania. Jeśli wiązka światła o natężeniu J0 przechodzi przez ośr. o grubości d, to jej natężenie zmaleje do J, zgodnie z wzorem J = J0e-kd (k — współczynnik ekstynkcji: e = 2,718...).
Absorbancja - A jest to bezwymiarowa wartość absorpcji.
A=ln I0 / I
Transmisja (przepuszczalność) - T - wyraża stosunek natężenia promieniowania przepuszczonego przez daną substancję do natężenia światła padającego. Transmisja przyjmuje wartość w granicach od 0 - 1 , przy czym zwykle wyraża się w procentach i wówczas przyjmuje wartości od 0%-100%
T= I / I0 lub T=I / I0 ∙ 100%
Między absorbancją a transmitacją istnieje zależność określana jako tzw. absorbancja naturalna : absorbancja jest logarytmem odwrotności transmisji.
A=ln 1/ T
Dla roztworu nie absorbującego A=0, T=100%. Dla roztworu całkowicie absorbującego
A= , T=0%
6. Barwy ciał. Barwa prosta to wrażenie wzrokowe wywołane falą elektromagnetyczną o konkretnej długości z przedziału fal widzialnych czyli ok. 380 nm - ok. 760 nm (podaje się tutaj różne podobne zakresy, normy nigdy nie będzie, bo nie można sztywno określić granic fizjologicznych ludzkiego wzroku). W rzeczywistości dobrze widzialne barwy to jeszcze węższy zakres (400-700). Tylko z barw prostych składa się tęcza, załamanie światła w krysztale, odbicie w płytce kompaktowej, a nawet w dostatecznie cienkiej plamie oleju samochodowego na kałuży. Barwami prostymi (trzema konkretnymi wybranymi barwami prostymi) świeci kolorowy kineskop, jeśli przyjrzymy mu się z bliska (jednak u różnych producentów bywają to odmienne barwy). W naturze barwy proste są rzadkością.
Barwy proste to stopniowo zmieniające się barwy od fioletu poprzez indygo, niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy, czerwony aż do purpury. Zakłada się, że skrajna purpura jest takim samym kolorem jak skrajny fiolet. Ponieważ jednak pojęcie samego koloru jest pojęciem nienaukowym (wynika jedynie z psychicznych, indywidualnych wrażeń każdego człowieka), to konkretne barwy proste określa się wyłącznie podając ich długość. Barwy proste są nierozszczepialne i stanowią w postaci mieszanin wszystkie pozostałe kolory widziane przez człowieka. Te pozostałe barwy to barwy złożone.
7. Barwa jest to wrażenie psychiczne wywoływane w mózgu człowieka, gdy oko odbiera promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła, a mówiąc dokładniej, z widzialnej części fal świetlnych. Główny wpływ na to wrażenie ma skład widmowy promieniowania świetlnego, w drugiej kolejności ilość energii świetlnej, jednak niebagatelny udział w odbiorze danej barwy ma również obecność innych barw w polu widzenia obserwatora, oraz jego cechy osobnicze, jak zdrowie, samopoczucie, nastrój, a nawet doświadczenie i wiedza w posługiwaniu się własnym organem wzroku.
W szerszym znaczeniu barwa jest całościowym pojęciem dotyczącym odbioru opisywanych wrażeń, w węższym zaś jest jakościowym określeniem odbieranego światła zwanym walorem barwy (czyli porównaniem do najbliższej wrażeniowo barwy prostej), a wtórują temu pojęcia jasności barwy (czyli udziałowi ilości światła pochodzącego z danej barwy w stosunku do ogółu bieżących warunków oświetleniowych), oraz nasycenia barwy (czyli udziałowi achromatyczności w danej barwie).
|