Fizikai jelenségek az elnyelt fény - studopediya
Amikor a fény áthalad egy anyagrész a fotonok csapdába atomok anyagok és fényáram van gyengítve. Foton Capture előfordulhat miatt a fényelektromos hatás miatt a gerjesztés az atom vagy amelyben az optikai foton hordozza atom elektronokat magasabb energiaszintet. Minél több atomok és a molekulák megfelelnek a fényútban, annál nagyobb a valószínűsége, foton-leválasztás és a több fény felszívódását. Küldés, hogy a sík felület a henger párhuzamos fénynyaláb mentén a henger tengelye OX (ábra.). Let I0 - intenzitása a beeső fény. Egy L távolságra az felszíni
Ebből a képletből látható, hogy az abszorpciós index k a reciproka a vastagsága az anyagréteg, amely tompítja a fény intenzitása egy E faktor (t. E. körülbelül 2,3-szer). A dimenziója abszorpciós index - m -1
Az egyenlet az úgynevezett Bouguer törvénye (nevét a francia tudós Pierre Bouguer, aki létrehozta a törvény által kísérlet 1729-ben).
A tapasztalat azt mutatja, hogy sok esetben, amikor fény elnyelődik a molekulák egy oldott anyag az átlátszó oldószer abszorpciós együttható számával arányos fényelnyelő molekulák egységnyi hossza a fénysugár, vagy ezzel ekvivalens, egységnyi térfogatú, amely arányos ..; oldat koncentrációja: k = Ac. ahol egy - a fényelnyelési együttható egységnyi az anyag koncentrációja. Ez a kapcsolat jött létre 1852-ben a német tudós A. Behr. Behelyettesítve az értéket (5,17), megkapjuk -Bera Bouguer jog I = Io e - ACL.
Meg kell jegyezni azonban, hogy egy ilyen egyszerű függés az abszorpciós együttható a koncentrációja az oldat figyelhető nem mindig.
Logaritmusát egyenlet (5.21) és átmegy természetes alapú logaritmus decimálisra megtalálják a az abszorpciós index
Decimális logaritmusát az arány a fény intenzitását beeső az anyag a fény intenzitásának keresztül továbbított anyag az úgynevezett optikai sűrűsége az anyag: D = lg (I0 / I). Így
ahol már kijelölt egyê 2,3 = e.
Az optikai sűrűséget a megoldás koncentrációjával arányos az anyag az oldatban, és a vastagsága a réteget, amelyben a felszívódás történik. Az optikai sűrűség jellemzi a képességétől anyag. Ha a fény elnyelődik a komplex rendszerben (például, biológiai szövet), a teljes értéke az optikai sűrűség az ilyen rendszer az összege az optikai sűrűségét összetevői miatt a felszívódását fotonok függetlenül jár együtt az egyik komponenst a másik komponens tulajdonságait.
Az arány T = I êI0 hívják fényáteresztő. Nyilvánvaló, D = lg (l êT). Mérése fényáteresztő csökken a mérési fényintenzitásokat incidens a mérőberendezés (fénysorompó vagy photomultiplier - PMT), anélkül, hogy a vizsgálat tárgya (I0). És miután áthaladt a tárgy (I).
Az optikai sűrűség értéke 1, megfelel az átviteli 0,1 vagy 10%. Az optikai sűrűséget egyenlő 2, megfelel 1% átvitel, és így tovább. D.
Az abszorpciós koefficiens és abszorpciós hullámhossz függő. A függőség optikai sűrűség a hullámhosszon az abszorpciós spektrum nevezzük. A grafikon a jelen összefüggésben egy görbét a csúcsok az egyes hullámhossz tartományok, ahol van erős abszorpciót a fény az anyagot. Ezek az intervallumok úgynevezett abszorpciós sávokat. Y átlátszó testek (vízüveg) vannak abszorpciós sávok az infravörös vagy ultraibolya része a spektrum. Megfelelő proteinek abszorpciós maximuma 250 nm-nél. Nucleic Acids - .. 60 nm, stb A abszorpciós sáv színes testek (legalább részben) a .vidimoy spektrum. Tehát, a zöld szervezet elnyeli a fényt minden részén a látható spektrum, továbbá a zöld. Ha a zöld szervezet fényt, mint a piros fény, a test jelenik meg, hogy „fekete”, mert a piros része a spektrum, amely felszívódik a szervezetben.
Ha a fény egy forrástól engedélyező folytonos spektrumú, hogy áthaladjon egy ritkított gáz vagy gőz, akkor a spektrum jelenik meg fekete vonalak vagy csíkok megfelelő vonalak vagy sávok a sugárzás spektrumát gáz vagy gőz. Abszorpciós spektrum magyarázata Kirchhoff törvénye, amely szerint a emissziós egy anyag egy adott hőmérsékleten és hullámhossz arányos annak abszorbancia.
Sok növény zöld klorofill miatt (vagy pontosabban, többféle klorofill - a, b, stb.) Így, a klorofill és a két abszorpciós sávok a tartományok 400-440 nm és 600-630 nm-nél, azaz ,. Szinte minden része a látható spektrum, továbbá a zöld, és egy kis piros. Ezért a növény levelei zöldek, enyhén színezett vörös, amely jól ismert művészek, és bebizonyosodott, K. A. Timiryazevym. A fennmaradó része a spektrum levelek elnyelik és abszorbeált fény energiát költenek a fotoszintézis, és részben a fűtés.
A mértéke fényabszorpció egy anyag határozza meg a molekuláris összetételét. Néha egy kis különbség a vegyületek szerkezete a két anyag a jelentős eltéréseket okozhat az abszorpció mértéke a fény. Így a szerkezet a hem molekulák (hemoglobin színezőanyagok) nagyon hasonló a szerkezete a klorofill molekula is. Aktív központok mindkét molekula, izgalmas fotonok áll porfirin gyűrűk, de a közepén az aktív csoportot klorofill magnézium tartalmaz a molekulában, és hem - vas atomot, amely meghatározza a vérvörös színű helyett a zöld színét a levelek. Bevonat ásványok, és így a felszívódás a fény függ a néha nagyon kis mennyiségű szennyeződések vas csoport fémek (a mangán, vas, króm). Különösen erős hatással króm, ami ebben az összefüggésben, és kapta a nevét (görög króm -. Szín). Tehát, kiderül vöröses ásványi rubin a hatóanyagként felhasznált lézerek alacsony szennyező ionok Cr 3+, hogy alumínium-oxid A12 O3-oxid. Érdekes, hogy a nagy mennyiségű, azonos króm elszínezi az ásványi zöld (smaragd). Elhelyezkedés az abszorpciós sávok, és színezékeket is függ vegyértékétől alkotó szennyező ionok. Például, a vas, része az ásványi formájában Fe 2+. fest ez egy zöld színű, és a vas formájában Fe 3+ - piros.
Az elején minden kölcsönhatás a fény és az anyag is jár elektron foton felszívódását. Ha a fotonenergia nagyobb, mint az elektron kilépési munkáját az atom, a fényelektromos hatás lép fel, amely ahhoz vezet, hogy ionizációs az atomok és megtöri a kémiai kötések közötti atomok molekulák. A fotonok kevesebb energia atomi elektronok át alapállapotú egy magasabb energiaszintet, ami a gerjesztés atomok és molekulák. Azonban, atomok és molekulák általában nem lehet hosszú a gerjesztett állapotban, és a felesleges energiát továbbítják környezetben az alábbi folyamatok.
1. nonradiative átmenet az alapállapotba, ahol a gerjesztési energia a környező molekulák és végül hővé alakul. Hasonlóképpen, hővé alakul, és az energia az elektronok át az alapállapotba eredményeként a fényelektromos hatás, ha ezek az elektronok belül maradnak besugárzott szervezetben.
2. A fotokémiai reakció, azaz. E. okozott reakció molekula foton gerjesztés vagy ionizációs molekulák kijussanak fotoelektron.
3. A lumineszcencia - elektronok átvitelét az alapállapotba kibocsátása mellett a molekula egy vagy több sorozat fotonok.
Az utóbbi két eljárás különösen fontos a biofizika, és nézzük meg őket közelebbről.