видимій або інфрачервоній областях спектру. Ці смуги і лінії можуть бути використані для якісного і кількісного фотометричного аналізу.
Основний закон фотометрії
Якщо світловий потік інтенсивності I0 падає на кювету, що містить досліджуваний розчин, то частина цього потоку Ік відбивається від стінок кювети і поверхні розчину, частина його Iа поглинається молекулами речовини, що міститься в розчині, і витрачається на зміну електронної , обертальної і коливальної енергії цих молекул, частина Iа1 поглинається молекулами самого розчинника.
Якщо в розчині присутні тверді частинки у вигляді мутей або суспензій, то частина світлової енергії Ir відбивається і від цих частинок і, нарешті, частина енергії It проходить через кювету. На підставі закону збереження енергії можна написати рівняння:
I0=Ік + Iа + Iа1 + Ir It (1)
При аналізі прозорих розчинів в рівнянні (1) член Ir дорівнює 0. при роботі протягом усього дослідження з одним розчинником член Iа1можно вважати постійним. Крім того, розчинники завжди підбирають так, щоб вони самі в досліджуваній області спектра володіли мінімальним поглинанням, яким можна знехтувати. При використанні однієї і тієї ж кювети значення відбитого світлового потоку Iкочень мало і їм можна знехтувати. Тому рівняння (1) можна спростити:
=Iа + It (2)
Безпосередніми вимірами можна визначити інтенсивність падаючого світлового потоку (I0) і минулого через аналізований розчин (It). Значення Iа може бути знайдено по різниці між I0 і It; безпосередньому ж вимірюванню ця величина не піддається.
На підставі численних експериментів П. Бугером, а потім і І. Ламбертом був сформульований закон, що встановлює, що шари речовини однакової товщини, при інших рівних умовах, завжди поглинають одну і ту ж частину падаючого на них світлового потоку.
Закон Бугера-Ламберта
Два розчину одного і того ж сполуки різної концентрації однакові по відтінкам кольору, але розрізняються по інтенсивності забарвлення. Інтенсивність забарвлення вимірюють по ослабленню енергії світлового потоку певної довжини хвилі. Інтенсивність вхідного світлового потоку позначають зазвичай I0, а інтенсивність ослабленого поглинанням світлового потоку через I.
Величину поглинання світла можна виражати різницею цих двох величин, або їх ставленням. Для різних фотометричних досліджень найбільш зручно виражати інтенсивність світлопоглинання величиною:
(3)
Ця величина називається оптичною щільністю і постійно застосовується в різних розрахунках. Зручність застосування саме цієї функції обумовлено прямий пропорційністю між оптичною щільністю і концентрацією, а також товщиною шару розчину пофарбованого з'єднання.
Розглянемо поглинання світла розчином речовини, що знаходиться в кюветі з паралельними стінками. Товщину шару поглинає світло розчину позначимо через b, а інтенсивність світлового потоку, що входить через розчин, через I0. розділимо довжину, займану розчином в кюветі, на b ділянок. Коли світло пройде через першу ділянку поглинає світло розчину, інтенсивність світла послабиться на n раз і наприкінці першого ділянки буде дорівнює
(4)
де n - число більше одиниці.
Кінець першого ділянки є в той же час початком другого. У другій ділянку розчину потрапляє, таким чином, потік світла з інтенсивністю I1. при проходженні світла через другу ділянку знову станеться ослаблення світла в такій же мірі, тобто в n разів. Таким чином, в кінці другої ділянки інтенсивність світлового потоку дорівнює:
(5)
Беручи до уваги рівняння (4), отримаємо:
(6)
Таким чином, коли потік світла пройде через всю товщину (тобто згідно з умовою через b ділянок), інтенсивність виходить потоку дорівнює
(7)
Звідси
(8)
або, Логаріфміруя і вводячи отримане значення в рівняння (3), знаходимо вираз, що пов'язує оптичну щільність D з товщиною шару:
(9)
де lgn - постійна величина, характерна для даної речовини. Як видно з рівняння (9), чисельне значення lg n можна знайти, встановивши оптичну щільність розчину в кюветі довжиною 1 см (b=1). Залежність між оптичною щільністю і товщиною шару, висловлюване рівнянням (9), називається законом Бугера - Ламберта. Залежність (8) можна також вивести з величини поглинання в нескінченно малому шарі, інтегруванням на всю...
