Absorbtia luminii

Absorbtia luminii

Notiuni teoretice

Cand un fascicol de lumina cu o anumita lungime de4 unda si intensitate I₀ cade pe o suprafata (de ex. o cuva cu pereti plani paraleli), au loc trei fenomene: o parte din fascicul de intensitate I_T strabate substanta, o parte din intensitatea I_A este absorbita, iar o alta parte, de intensitate I_R, este reflectata. Astfel:

I₀ = I_T + I_A + I_R

Deoarece aceste intensitati depind de intensitatea incidenta I₀, se poate scrie:

I=

rapoartele reprezentand, respectiv, coeficientii de transparenta T, de absrobtie A si de refxie R.

Scaderea intensitatii dI pe o distanta dx (grosimea unei suprafete elementare, din grosimea x) fig.25, este    intr-un punct bine determinat al suprafetei elementare, proportionala cu intensitatea I in punctul respectiv:

; inde k reprezinta o constanta de absorbtie. Relatia este cunoscuta sub numele de legea lui Lambert.

Prin integrare:

ln de unde rezulta: I_T = I₀e^-kx

Daca se trece la logaritmi zecimali:

log

I_T= unde k^'| se numeste coeficient de extinctie decadic. Acesta este o marime caracteristica pentru fiecare substanta si depinde de lungimea de unda a radiatiei, temperatura si presiune.

Marimea:

E=-log se numeste extinctie sau densitate optica a substantei.

Transmisia T, sau transparenta substantei, este data de relatia:

T=

Daca stratul absorbant este o solutie de concentratie c, coeficientul k^| este proportional cu concentratia:

k^| = e.c

unde e este coeficientul molar decadic de extinctie (daca concentratia se exprima in mol/l, iar x in cm), caracteristic fiecarei solutii, iar relatia fig. se numeste legea lui Beer.

Astfel, din relatia: E=-log si k^| = e.c rezulta Legea lui Lambert - Beer.   

E=ecx.

Relatia E=ecx este valabila in conditiile: lumina monocromatica, mediu optic omogen, iar intre substanta dizolvanta si solvent sa nu se manifeste interactiuni.

Deoarece absorbtia luminii depinde de temperatura solutiei, trebuie sa se lucreze intr-un regim termic constant.

Pentru a ingusta domeniul lungimilor de unda in care se lucreaza (in general se lucreaza cu lumina policromatica), intre sursa si solutie se interpune un filtru un filtru optic de culoare complementara cu cea a solutiei.

Se numesc culori complementare, doua culori care amestecate aditiv in proportii corespunzatoare dau lumina alba.

Restrangerea domeniului lungimilor de unda in care se lucreaza eliminam majoritatea aberatiilor cromatice ce apar la trecerea luminii prin sistemele optice (lentile, prisme, etc.).

Alegerea filtrului se face in asa fel incat absorbtia sa fie maxima. De exemplu, daca lucram cu o solutie albasrtra, se va alege un filtru galben, deoarece solutia va absorbi cel mai puternic radiatiile galbene (complementare) si foarte putin pe cele albastre.

Legea lui Lambert - Beer se aplica la determinarea concentratiei unei solutii, comparand solutia data cu una de concentratie cunoscuta, comparatie care se poate efectua fie vizual, fie fotometric.