Записките се преместени на нов сайт!

 Назад   Теми   Съдържание   Конспект  Курс   Напред 

Абсорционни спектри

Когато светлината преминава през вещество част от фотоните се поглъщат от частиците на веществото. Когато една частица намираща се на енергетично ниво с енергия E 1  погълне фотон с честота ν , частицата преминава във възбудено състояние с енергия E 2 , такава, че да е спазено съотношението: E 2 E 1 = h ν . Ако градивните частици на веществото не притежават енергетични нива със стойности, удовлетворяващи това съотношение фотоните преминават през веществото без да се поглъщат. Следователно веществото поглъща избирателно - по-силно фотоните с определени честоти и много по-слабо фотоните с други честоти.

Поради поглъщането на част от фотоните, енергетичният интензитет на светлината I  при преминаване през слой вещество с дебелина Δ x  намалява. Опитът показва, че намалението на енергетичния интензитет Δ I  е пропорционално на I  и на дебелината на слоя Δ x :

(1)        Δ I = β I Δ x  .

Коефициентът на пропорционалност в това съотношение β = Δ I / I Δ x  показва какво е относителното намаление на интензитета на единица дебелина от веществото. Неговата размерност е m 1 и се нарича коефициент на поглъщане на светлината.

От съотношението (1) може да се изведе закона за поглъщане на светлината, който представя зависимостта на енергетичния интензитет I  от дълбочината x  на проникване на светлината във веществото. За целта да запишем това съотношение във вид на диференциално уравнение, като заменим измененията на величините Δ I  и Δ x  с техните диференциали dI  и dx . Получаваме: dI = β I   dx . Отделяме променливите: dI I = β dx  и интегрираме: dI I = β dx . Решенията на двата интеграла са: dI I = lnI + C 1  и β dx = β dx = β x + C 2 , следователно общото решение на обикновеното диференциално уравнение е: lnI   = β x + C , в което двете константи, които се получиха при интегрирането са обединени в една C = C 2 C 1 . След антилогаритмуване получаваме: I = e β x + C = e C e β x . Константата C  може да се определи от стойността на началния интензитет I 0 , който имаме при x = 0 . Като заместим с x = 0  получаваме, че I 0 = e C  и следователно окончателния вид на закона за поглъщане на светлината е:

I = I 0 e β x  .

Този закон се нарича още закон на Буге - Ламберт.

При изследване на поглъщането на светлината в практиката се измерват енергетичните интензитети на светлината I 0  и I , съответно преди и след преминаване на светлината през образец от изследваното вещество с дебелина x . Величината:

E = lg I 0 I

се нарича екстинкция на светлината в дадения образец. Екстинкцията, както се вижда от тази формула е равна на десетичния логаритъм от числото, което показва колко пъти намалява енергетичния интензитет на светлината в дадения образец. За измерване на екстинкцията съществуват подходящи уреди. По измерената екстинкция може да се намери и коефициента на поглъщане. Наистина от закона на Буге - Ламберт се вижда, че I 0 I = 1 e β x = e β x  и след преобразуване, което се състои в смяна на основата e  с 10 и ни позволява да се освободим от десетичния логаритъм: E = lg I 0 I = lg e β x = lg 10 lge   β x = lge   β x = 0,434   β x , получаваме:

E = 0,434   β x

Тук lg e  = 0,434, е преводен множител за преобразуване на натуралните логаритми в десетични.

Поради това, че веществата поглъщат избирателно, коефициента на поглъщане и (поради връзката, която намерихме) екстинкцията зависят от дължината на светлинната вълна. Зависимостта на коефициента на поглъщане (или екстинкцията) на веществото от дължината на вълната се нарича абсорбционен спектър на даденото вещество. Поради това, че както при излъчване, така и при поглъщане на фотони, градивните частици на веществото извършват преходи между едни и същи енергетични нива, следва, че на максимумите или линиите в емисионния спектър съответстват максимуми и минимуми в абсорбционния спектър. Следователно както емисионните, така и абсорбционните спектри са източник на информация за енергетичните нива на градивните частици на веществото. И абсорбционните спектри биват два вида: линейни и непрекъснати, също както и емисионните спектри.


 Назад   Теми   Съдържание   Конспект  Курс   Напред 

Copyright© Ваньо Георгиев, 2005 г. Въпроси и коментари пишете тук.
physics-bg.org