Фотометрические методы исследования. Устройство и принцип работы спектрофотометра, страница 2

Энергия светового потока (энергия фотонов) Е пропорциональна частоте электромагнитных колебаний v:

E°h-v        ,гдеh — постоянная Планка, равная 6,624' •10-³⁴ Дж-с.

Из этого следует, что энергия излучения прямо пропорциональна его частоте и обратно пропорциональна длине волны (рис. 3.23).

Функцию распределения излучаемой электромагнитной энергии в зависимости от частоты или длины волны называют спектром излучения.

Излучение энергии на одной частоте и соответствующей ей длине волны называется монохроматическим излучением.

Прохождение потока электромагнитной энергии через какую-либо жидкую среду сопровождается такими явлениями, как поглощение (уменьшение энергии потока), рассеяние и некоторые другие, специфика которых применительно к построению приборов для медицинских лабораторных исследований рассмотрена ниже.

Поток световой энергии, переносимый через единицу площади, называют интенсивностью потока световой энергии. На рис. 3.24 показано изменение интенсивности потока световой энергии при прохождении света через раствор (рис.3.24а) и дисперсную среду (рис. 3.246) с толщиной поглощающего слоя L.

Принятые обозначения:

I„ — интенсивность падающего потока световой энергии;

1„т — интенсивность потока световой энергии, отраженной от стенки кюветы;

1„ — интенсивность потока световой энергии, поглощенной окрашенным раствором;

Ip — интенсивность потока световой энергии, рассеянного дисперсной средой;

I — интенсивность потока световой энергии, прошедшего через слой исследуемого вещества.

Если не учитывать поглощение потока световой энергии стенками кюветы, то интенсивность падающего светового потока 1о при прохождении кюветы с раствором и дисперсной средой разлагается на составляющие следующим образом:

1„= 1„т + 1„ + 1 — для раствора,

id ° iot + In + tp + 1 — лля дисперсной среды.

В фотометрии 1,„, как правило, компенсируется или учитывается.

Классификация фотометрических методов анализа

Фотометрические методы исследования базируются на способности жидких сред (растворов) поглощать и/или рассеивать, отражать электромагнитное излучение и даже излучать электромагнитную энергию под воздействием световой энергии возбуждения или в результате химической реакции (рис. 3.25).

Абсорбционный метод анализа

На абсорбционном методе анализа или свойстве растворов поглощать видимый свет и электромагнитное излучение в близком к нему ультрафиолетовом диапазоне основан принцип действия самых распространенных фотометрических приборов для медицинских лабораторных исследований — спектрофотометров и фотоколориметров (видимый свет).

Каждое вещество поглощает только такое излучение, энергия которого способна вызвать определенные изменения в молекуле этого вещества. Иными словами, вещество поглощает излучение только определенной длины волны, а свет другой длины волны проходит через раствор.

Поэтому в видимой области света цвет раствора, воспринимаемый глазом человека, определяется длиной волны излучения, не поглощенного этим раствором. То есть наблюдаемый исследователем цвет является дополнительным по отношению к цвету поглощенных лучей (табл. 3.7).

В основу абсорбционного метода анализа положен обобщенный закон Ламберта — Бера или Бугера — Бера или Бугера — Ламберта — Бера, который часто называют просто законом Бера (Beer).

Он базируется на двух законах.

Первый закон. Относительное количество энергии светового потока, поглощенного средой, не зависит от интенсивности излучения. Каждый поглощающий слой одинаковой толщины поглощает равную долю проходящего через эти слои монохроматического светового потока.

Второй закон. Поглощение монохроматического потока световой энергии прямо пропорционально числу молекул поглощающего вещества.

Введем наряду с поглощением понятие пропускание световой энергии.

Пропускание (Т) — это отношение интенсивности потока световой энергии, прошедшего через слой исследуемого вещества I, к интенсивности падающего потока световой энергии 1о (рис.3.26а):

Т=1/1о. Поглощение (А) — это величина, равная

lg(l/T)= lg(Io/I).

Тогда согласно закону Бугера — Ламберта — Бера при облучении раствора монохроматическим излучением с длиной волны Л, поглощение излучения А\ пропорционально кон-