Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Поглощение света веществом




При пропускании света через слой вещества его интенсивность уменьшается. Интенсивность уменьшается вследствие взаимодействия световой волны с электронами вещества, в результате чего часть световой энергии передаётся электронам.

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

Установим закон поглощения света веществом.

Пусть через однородное вещество проходит пучок света. Выберем небольшой слой вещества толщиной . При прохождении света через такой участок его интенсивность ослабляется.

Изменение интенсивности пропорционально интенсивности падающего света и толщине слоя :

,

где - натуральный показатель поглощения (коэффициент пропорциональности, зависящий от поглощающей среды и не зависящий от интенсивности света); Рис.1

знак «-» означает, что интенсивность света при прохождении через вещество уменьшается, т.е. .

Пусть - интенсивность входящего света, - интенсивность прошедшего света через вещество.

Проинтегрируем данное выражение, предварительно разделив переменные:

,

пропотенцируем это выражение:

,

по свойству логарифмов:

и получим:

.

Эта формула выражает закон поглощения света Бугера. Из закона видно, что натуральный показатель поглощения является величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде в раз.

Натуральный показатель поглощения зависит от длины волны света , поэтому целесообразно закон Бугера записать для монохроматического света:

,

где - монохроматический натуральный показатель поглощения.

 

Так как поглощение света обусловлено взаимодействием с молекулами, то можно закон поглощения связать с некоторыми характеристиками молекул.

Пусть - концентрация молекул, поглощающих кванты света;

- эффективное сечение поглощения молекулы;

- площадь сечения прямоугольного параллелепипеда (рис.1);

Тогда объём выделенного слоя , количество молекул в нём . Общая площадь эффективного сечения молекул этого слоя равна . На этот слой падает поток фотонов . Доля площади эффективного сечения молекул в общей площади сечения

-

это часть попавших на слой фотонов, которые поглощаются молекулами.

Изменение интенсивности света зависит от интенсивности падающего света и количества фотонов, поглощённых молекулами слоя вещества:

,

откуда после интегрирования и потенцирования имеем

.

В это уравнение входит параметр молекулы .

 

Предположим, что молекулы вещества, поглощающие фотоны света, находятся в растворителе, который не поглощает свет.

Монохроматический натуральный показатель поглощения раствора поглощающего вещества в непоглощающем растворителе пропорционаленконцентрации раствора:

.

Эта зависимость выражает закон Бера. Закон выполняется только для разбавленных растворов. В концентрированных растворах он нарушается из-за влияния взаимодействия между близко расположенными молекулами поглощающего вещества.

Коэффициент - натуральный молярный показатель поглощения.

Тогда, с учётом этого выражения, закон поглощения можно записать в следующем виде:

.

- закон Бугера-Ламберта-Бера.

 

 

Выясним физический смысл .

Молярная концентрация ,

откуда .

Преобразуем произведение :

,

где .

Таким образом, натуральный молярный показатель поглощения – это есть суммарное эффективное сечение поглощения всех молекул одного моля растворённого вещества.

В лабораторной практике закон Бугера-Ламберта-Бера обычно выражают через показательную функцию с основанием 10:

,

где - молярный показатель поглощения;

,так как .

Обычно относят к какой-либо длине волны и называют монохроматическим молярным показателем поглощения( ).

 







Дата добавления: 2014-11-12; просмотров: 566. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.005 сек.) русская версия | украинская версия