การหาค่าความหนาแน่นและความเข้มข้นของแสง วัตถุประสงค์ของความหนาแน่นของแสง

อนุภาคใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นโมเลกุล อะตอม หรือไอออน ซึ่งเป็นผลมาจากการดูดกลืนแสงควอนตัมจะยิ่งเพิ่มมากขึ้น ระดับสูงสถานะพลังงาน บ่อยครั้งที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากพื้นดินไปสู่สภาวะที่ตื่นเต้น ซึ่งทำให้แถบดูดกลืนแสงบางแถบปรากฏในสเปกตรัม

การดูดซับรังสีนำไปสู่ความจริงที่ว่าเมื่อมันถูกส่งผ่านสาร ความเข้มของรังสีนี้จะลดลงตามจำนวนอนุภาคของสารที่มีความหนาแน่นของแสงเพิ่มขึ้น วิธีการวิจัยนี้เสนอโดย V. M. Severgin ย้อนกลับไปในปี 1795

วิธีนี้เหมาะที่สุดสำหรับปฏิกิริยาที่สารวิเคราะห์สามารถเปลี่ยนเป็นสารประกอบที่มีสีได้ ซึ่งทำให้สีของสารละลายทดสอบเปลี่ยนไป ด้วยการวัดการดูดกลืนแสงหรือเปรียบเทียบสีกับสารละลายที่ทราบความเข้มข้น ทำให้ง่ายต่อการค้นหาเปอร์เซ็นต์ของสารในสารละลาย

กฎพื้นฐานของการดูดกลืนแสง

สาระสำคัญของการกำหนดโฟโตเมตริกอยู่ในสองกระบวนการ:

• การแปลงสารวิเคราะห์ให้เป็นสารประกอบที่ดูดซับแรงสั่นสะเทือนของแม่เหล็กไฟฟ้า
• วัดความเข้มของการดูดซับแรงสั่นสะเทือนเหล่านี้ด้วยสารละลายของสารที่กำลังศึกษาอยู่

การเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงที่ส่องผ่านวัสดุดูดซับแสงจะเกิดจากการสูญเสียแสงเนื่องจากการสะท้อนและการกระเจิง เพื่อให้ผลลัพธ์มีความน่าเชื่อถือ จึงมีการศึกษาแบบคู่ขนานเพื่อวัดพารามิเตอร์ที่ความหนาของชั้นเดียวกัน ในคิวเวตที่เหมือนกันและมีตัวทำละลายเดียวกัน ดังนั้นการลดความเข้มของแสงจึงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายเป็นหลัก

การลดลงของความเข้มของแสงที่ส่งผ่านสารละลายนั้นมีลักษณะเฉพาะ (หรือที่เรียกว่าการส่งผ่าน) T:

T = ฉัน / ฉัน 0 โดยที่:

• I คือความเข้มของแสงที่ส่องผ่านสสาร
• I 0 คือความเข้มของลำแสงตกกระทบ

ดังนั้นการส่งผ่านจะแสดงสัดส่วนของฟลักซ์แสงที่ไม่ถูกดูดซับที่ไหลผ่านสารละลายที่กำลังศึกษา อัลกอริธึมย้อนกลับค่าการส่งผ่านเรียกว่าความหนาแน่นของแสงของสารละลาย (D): D = (-lgT) = (-lg) * (I / I 0) = lg * (I 0 / I)

สมการนี้แสดงให้เห็นว่าพารามิเตอร์ใดเป็นพารามิเตอร์หลักสำหรับการศึกษา ซึ่งรวมถึงความยาวคลื่นของแสง ความหนาของคิวเวตต์ ความเข้มข้นของสารละลาย และความหนาแน่นของแสง

กฎหมายบูแกร์-แลมเบิร์ต-เบียร์

เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่แสดงการพึ่งพาการลดลงของความเข้มของฟลักซ์แสงแบบเอกรงค์กับความเข้มข้นของสารดูดซับแสงและความหนาของชั้นของเหลวที่ผ่านไป:

I = I 0 * 10 -ε·С·ι โดยที่:

• ε—สัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสง;
• C คือความเข้มข้นของสาร, โมล/ลิตร;
• ιคือความหนาของชั้นของสารละลายที่วิเคราะห์ cm

เมื่อแปลงแล้ว สามารถเขียนสูตรนี้ได้: I / I 0 = 10 -ε·С·ι

สาระสำคัญของกฎหมายมีดังต่อไปนี้: สารละลายต่างๆ ของสารประกอบชนิดเดียวกันที่มีความเข้มข้นและความหนาของชั้นเท่ากันในคิวเวทท์จะดูดซับแสงที่ตกกระทบในส่วนเดียวกัน

เมื่อใช้สมการสุดท้ายแบบลอการิทึม เราจะได้สูตร: D = ε * C * ι

เห็นได้ชัดว่าความหนาแน่นของแสงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายและความหนาของชั้นโดยตรง ความหมายทางกายภาพของค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของฟันกรามชัดเจน เท่ากับ D สำหรับสารละลายหนึ่งฟันกรามและสำหรับความหนาของชั้น 1 ซม.

ข้อจำกัดในการใช้กฎหมาย

ส่วนนี้รวมถึงรายการต่อไปนี้:

1. ใช้ได้เฉพาะกับแสงสีเดียวเท่านั้น
2. ค่าสัมประสิทธิ์ ε สัมพันธ์กับดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความเบี่ยงเบนที่รุนแรงจากกฎสามารถสังเกตได้เมื่อวิเคราะห์สารละลายที่มีความเข้มข้นสูง
3. อุณหภูมิในการวัดความหนาแน่นของแสงจะต้องคงที่ (ภายในหลายองศา)
4. ลำแสงจะต้องขนานกัน
5. ค่า pH ของตัวกลางจะต้องคงที่
6. กฎหมายนี้ใช้กับสารที่มีศูนย์กลางการดูดซับแสงเป็นอนุภาคประเภทเดียวกัน

วิธีการหาความเข้มข้น

ควรพิจารณาวิธีกราฟการสอบเทียบ ในการสร้างสารละลาย ให้เตรียมสารละลาย (5-10) ที่มีความเข้มข้นต่างกันของสารทดสอบ และวัดความหนาแน่นของแสง จากค่าที่ได้รับ จะมีการสร้างกราฟ D เทียบกับความเข้มข้น กราฟเป็นเส้นตรงที่ลากจากจุดกำเนิด ช่วยให้คุณสามารถกำหนดความเข้มข้นของสารได้อย่างง่ายดายตามผลการวัด

นอกจากนี้ยังมีวิธีการเติมแต่งอีกด้วย มีการใช้บ่อยน้อยกว่าครั้งก่อน แต่ช่วยให้คุณสามารถวิเคราะห์วิธีแก้ปัญหาขององค์ประกอบที่ซับซ้อนได้เนื่องจากจะคำนึงถึงอิทธิพลของส่วนประกอบเพิ่มเติมด้วย สาระสำคัญของมันคือการกำหนดความหนาแน่นของแสงของตัวกลาง D x ที่มีสารวิเคราะห์ที่ไม่ทราบความเข้มข้น C x ด้วยการวิเคราะห์ซ้ำของสารละลายเดียวกัน แต่ด้วยการเติมส่วนประกอบทดสอบจำนวนหนึ่ง (C st) หาค่าของ C x ได้โดยใช้การคำนวณหรือกราฟ

เงื่อนไขการเรียน

เพื่อให้การศึกษาโฟโตเมตริกให้ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้ ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขหลายประการ:

• ปฏิกิริยาจะต้องสิ้นสุดอย่างรวดเร็วและสมบูรณ์ เลือกและทำซ้ำได้
• สีของสารที่ได้จะต้องคงที่ตลอดเวลาและไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของแสง
• ใช้สารทดสอบในปริมาณที่เพียงพอที่จะแปลงเป็นรูปแบบการวิเคราะห์
• การวัดความหนาแน่นของแสงจะดำเนินการในช่วงความยาวคลื่นซึ่งความแตกต่างในการดูดซับของรีเอเจนต์เริ่มต้นและสารละลายที่วิเคราะห์จะยิ่งใหญ่ที่สุด
• การดูดกลืนแสงของสารละลายอ้างอิงถือเป็นศูนย์เชิงแสง

การวัดสี

จาก วิธีการทางแสงการวิเคราะห์ในทางปฏิบัติของห้องปฏิบัติการวิเคราะห์นั้นมีการใช้วิธีวัดสีอย่างกว้างขวางที่สุด (จาก lat. สี- สีและกรีก μετρεω - ฉันวัด) วิธีการวัดสีจะขึ้นอยู่กับการวัดความเข้มของฟลักซ์แสงที่ผ่านสารละลายที่มีสี

ใช้วิธีการวัดสี ปฏิกิริยาเคมีพร้อมด้วยการเปลี่ยนสีของสารละลายที่วิเคราะห์ โดยการวัดการดูดกลืนแสงของสารละลายที่มีสีดังกล่าวหรือเปรียบเทียบสีที่ได้กับสีของสารละลายที่ทราบความเข้มข้น เนื้อหาของสารที่มีสีในสารละลายทดสอบจะถูกกำหนด

มีความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของสีของสารละลายกับปริมาณของสารที่มีสีในสารละลายนี้ ความสัมพันธ์นี้เรียกว่ากฎพื้นฐานของการดูดกลืนแสง (หรือกฎบูเกร์-แลมเบิร์ต-เบียร์) แสดงได้ด้วยสมการ:

ฉัน = ฉัน 0 10 - ε คล

โดยที่ I คือความเข้มของแสงที่ส่องผ่านสารละลาย ผม 0 - ความเข้มของแสงที่ตกกระทบบนสารละลาย ε - สัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงซึ่งเป็นค่าคงที่สำหรับสารสีแต่ละสีขึ้นอยู่กับลักษณะของมัน C คือความเข้มข้นโมลของสารสีในสารละลาย l คือความหนาของชั้นสารละลายดูดซับแสง cm

ความหมายทางกายภาพกฎหมายนี้สามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้ สารละลายของสารสีเดียวกันที่มีความเข้มข้นเท่ากันของสารนี้และความหนาของชั้นสารละลายจะดูดซับพลังงานแสงในปริมาณเท่ากัน กล่าวคือ การดูดกลืนแสงของสารละลายดังกล่าวจะเท่ากัน

สำหรับสารละลายสีที่อยู่ในเซลล์แก้วที่มีผนังขนานกัน เราสามารถพูดได้ว่าเมื่อความเข้มข้นและความหนาของชั้นสารละลายเพิ่มขึ้น สีของมันจะเพิ่มขึ้น และความเข้มของแสงที่ฉันส่งผ่านสารละลายดูดซับจะลดลงเมื่อเทียบกับความเข้มของ แสงตกกระทบ I0

รูปที่ 1 การที่แสงผ่านคิวเวตต์ด้วยสารละลายทดสอบ

ความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลาย

หากเราหาลอการิทึมของสมการของกฎพื้นฐานของการดูดกลืนแสงและกลับสัญญาณ สมการจะอยู่ในรูปแบบ:

คุณค่าเป็นอย่างมาก ลักษณะสำคัญสารละลายสี เรียกว่าความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลายและกำหนดด้วยตัวอักษร A:

ก = ε คล

จากสมการนี้จะตามมาว่าความหนาแน่นของแสงของสารละลายเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของสารที่มีสีและความหนาของชั้นสารละลาย

กล่าวอีกนัยหนึ่งด้วยความหนาเท่ากันของชั้นสารละลายของสารที่กำหนดความหนาแน่นของแสงของสารละลายนี้จะมากขึ้นและมีสารที่มีสีมากขึ้นเท่านั้น หรือในทางกลับกัน ที่ความเข้มข้นเท่ากันของสารที่มีสีที่กำหนด ความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลายจะขึ้นอยู่กับความหนาของชั้นของมันเท่านั้น จากนี้ สามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: หากสารละลายสองชนิดที่มีสารสีเดียวกันมีความเข้มข้นต่างกัน ความเข้มของสีที่เท่ากันของสารละลายเหล่านี้จะเกิดขึ้นได้โดยความหนาของชั้นจะแปรผกผันกับความเข้มข้นของสารละลาย ข้อสรุปนี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากบางวิธีของการวิเคราะห์สีก็ขึ้นอยู่กับข้อสรุปนี้

ดังนั้น ในการหาความเข้มข้น (C) ของสารละลายที่มีสี จำเป็นต้องวัดความหนาแน่นของแสง (A) ในการวัดความหนาแน่นของแสง จะต้องวัดความเข้มของฟลักซ์ส่องสว่าง

สามารถวัดความเข้มสีของสารละลายได้ วิธีการต่างๆ- มีวิธีการวัดสีแบบอัตนัย (หรือแบบภาพ) และวิธีการแบบวัตถุประสงค์ (หรือแบบวัดสีด้วยแสง)

วิธีการมองเห็นคือวิธีการประเมินความเข้มของสีของสารละลายทดสอบด้วยตาเปล่า

ในวิธีการที่เป็นกลางของการกำหนดสี โฟโตเซลล์จะถูกใช้แทนการสังเกตโดยตรงเพื่อวัดความเข้มของสีของสารละลายทดสอบ การพิจารณาในกรณีนี้ดำเนินการในอุปกรณ์พิเศษ - โฟโตคัลเลอร์ริมิเตอร์ จึงเป็นชื่อวิธีโฟโตคัลเลอร์ริเมตริก

วิธีการมองเห็น

วิธีการมองเห็น ได้แก่ :

1) วิธีอนุกรมมาตรฐาน

2) วิธีการทำซ้ำ (การไตเตรทด้วยสี)

3) วิธีการทำให้เท่าเทียมกัน

วิธีอนุกรมมาตรฐานเมื่อทำการวิเคราะห์โดยใช้วิธีอนุกรมมาตรฐาน ความเข้มของสีของสารละลายสีที่วิเคราะห์จะถูกนำมาเปรียบเทียบกับสีของสารละลายมาตรฐานที่เตรียมไว้เป็นพิเศษ (ที่มีความหนาเท่ากันของชั้นดูดซับ)

สารละลายในการวัดสีมักจะมีสีที่เข้มข้น ดังนั้นจึงสามารถตรวจสอบความเข้มข้นหรือปริมาณของสารที่น้อยมากได้ อย่างไรก็ตาม อาจมาพร้อมกับปัญหาบางประการ เช่น ส่วนในการเตรียมชุดโซลูชันมาตรฐานอาจมีขนาดเล็กมาก เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ จึงได้เตรียมสารละลายมาตรฐาน A ไว้ที่ความเข้มข้นสูงเพียงพอ เช่น 1 มก./มล. หลังจากนั้นโดยการเจือจางสารละลายมาตรฐาน B ที่มีความเข้มข้นต่ำกว่ามากจะถูกเตรียมจากสารละลาย A จากนั้นจึงเตรียมชุดสารละลายมาตรฐานจำนวนหนึ่ง

ในการดำเนินการนี้ ให้ปิเปตสารละลายรีเอเจนต์ในปริมาณที่ต้องการลงในหลอดทดลองหรือคิวเวตที่มีขนาดและสีแก้วเท่ากัน ลำดับที่ต้องการ- ขอแนะนำให้เพิ่มสารละลายของสารวิเคราะห์บางส่วนจากบิวเรตต์ เนื่องจาก ปริมาตรจะแตกต่างกันเพื่อให้ความเข้มข้นต่างกันในชุดสารละลายมาตรฐาน ในกรณีนี้ สารละลายเริ่มต้นจะต้องมีส่วนประกอบทั้งหมด ยกเว้นสารที่จะกำหนด (สารละลายเป็นศูนย์)- สารละลายของรีเอเจนต์ที่จำเป็นจะถูกเพิ่มลงในสารละลายทดสอบ สารละลายทั้งหมดจะถูกทำให้มีปริมาตรคงที่ จากนั้นจึงเปรียบเทียบความเข้มสีของสารละลายทดสอบด้วยสายตากับสารละลายของชุดสารละลายมาตรฐาน เป็นไปได้ว่าความเข้มของสีจะตรงกับสารละลายใดๆ ในชุดผลิตภัณฑ์ จากนั้นจึงถือว่าสารละลายทดสอบมีความเข้มข้นเท่ากันหรือมีปริมาณสารที่กำหนดเท่ากัน ถ้าความเข้มของสีปรากฏอยู่ตรงกลางระหว่างคำตอบข้างเคียงของอนุกรม ความเข้มข้นหรือเนื้อหาของส่วนประกอบที่ถูกกำหนดจะถือเป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตระหว่างคำตอบของอนุกรม

การไตเตรทด้วยสี (วิธีการทำซ้ำ)- วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบสีของสารละลายที่วิเคราะห์กับสีของสารละลายอื่น - ควบคุม ในการเตรียมสารละลายควบคุม ให้เตรียมสารละลายที่มีส่วนประกอบทั้งหมดของสารละลายทดสอบ ยกเว้นสารวิเคราะห์ และรีเอเจนต์ทั้งหมดที่ใช้ในการเตรียมตัวอย่าง และเติมสารละลายมาตรฐานของสารวิเคราะห์จากบิวเรตลงไป เมื่อเติมสารละลายนี้ไปมากจนความเข้มของสีของสารละลายควบคุมและสารละลายที่วิเคราะห์เท่ากัน จะถือว่าสารละลายที่วิเคราะห์มีปริมาณสารวิเคราะห์เท่ากันกับที่ใส่ลงในสารละลายควบคุม

วิธีการปรับสมดุลวิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการปรับสีของสารละลายที่วิเคราะห์ให้เท่ากันกับสารละลายที่มีความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ที่ทราบ ซึ่งเป็นสารละลายมาตรฐาน มีสองตัวเลือกในการดำเนินการกำหนดสีโดยใช้วิธีนี้

ตามตัวเลือกแรก การปรับสีของสารละลายทั้งสองให้เท่ากันด้วยความเข้มข้นของสารสีที่แตกต่างกันนั้นดำเนินการโดยการเปลี่ยนความหนาของชั้นของสารละลายเหล่านี้ด้วยความแข็งแรงเท่ากันของฟลักซ์แสงที่ผ่านสารละลาย ในกรณีนี้ แม้ว่าความเข้มข้นของสารละลายที่วิเคราะห์และสารละลายมาตรฐานจะแตกต่างกัน แต่ความเข้มของฟลักซ์แสงที่ผ่านทั้งสองชั้นของสารละลายเหล่านี้จะเท่ากัน ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาของชั้นและความเข้มข้นของสารสีในสารละลาย ณ เวลาที่ปรับสีให้เท่ากันจะแสดงโดยสมการ:

ล. 1= ค 2

โดยที่ l 1 คือความหนาของชั้นสารละลายที่มีความเข้มข้นของสารสี C 1 และ l 2 คือความหนาของชั้นสารละลายที่มีความเข้มข้นของสารสี C 2

ในช่วงเวลาแห่งความเท่าเทียมกันของสี อัตราส่วนของความหนาของชั้นของสารละลายทั้งสองที่ถูกเปรียบเทียบจะแปรผกผันกับอัตราส่วนของความเข้มข้น

จากสมการข้างต้น โดยการวัดความหนาของชั้นของสารละลายที่มีสีเท่ากัน 2 ชั้นและทราบความเข้มข้นของสารละลายใดสารละลายหนึ่ง คุณจะสามารถคำนวณความเข้มข้นที่ไม่ทราบของสารที่มีสีในสารละลายอื่นได้อย่างง่ายดาย

ในการวัดความหนาของชั้นที่ฟลักซ์แสงผ่าน สามารถใช้กระบอกแก้วหรือหลอดทดลอง และอื่นๆ อีกมากมาย คำจำกัดความที่แม่นยำอุปกรณ์พิเศษ - คัลเลอริมิเตอร์

ตามตัวเลือกที่สอง เพื่อปรับสีของสารละลายทั้งสองให้เท่ากันด้วยความเข้มข้นของสารสีที่แตกต่างกัน ให้ผ่านชั้นของสารละลายที่มีความหนาเท่ากัน ฟลักซ์ส่องสว่างที่มีความเข้มข้นต่างกัน

ในกรณีนี้ สารละลายทั้งสองมีสีเดียวกันเมื่ออัตราส่วนของลอการิทึมของความเข้มของฟลักซ์แสงที่ตกกระทบเท่ากับอัตราส่วนของความเข้มข้น

ในขณะที่ได้สีเดียวกันของสารละลายทั้งสองที่เปรียบเทียบกัน โดยมีความหนาของชั้นเท่ากัน ความเข้มข้นของสารละลายจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับลอการิทึมของความเข้มของแสงที่ตกกระทบ

ตามตัวเลือกที่สอง การกำหนดสามารถทำได้โดยใช้คัลเลอริมิเตอร์เท่านั้น

ความหนาแน่นของแสง

ดีเป็นหน่วยวัดความทึบของชั้นสารต่อรังสีแสง เท่ากับลอการิทึมทศนิยมของอัตราส่วนฟลักซ์การแผ่รังสี (ดูฟลักซ์การแผ่รังสี) เอฟ 0 ตกกระทบบนชั้น ทำให้การไหลลดลงเนื่องจากการดูดซับและการกระเจิง เอฟผ่านชั้นนี้: ดี=บันทึก( เอฟ 0 /เอฟ) มิฉะนั้น O.P. คือลอการิทึมของส่วนกลับของสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของชั้นของสสาร: ดี= บันทึก(1/τ) (ในคำจำกัดความของสหกรณ์ธรรมชาติ ซึ่งบางครั้งใช้ ลอการิทึมทศนิยม lg จะถูกแทนที่ด้วย ln ธรรมชาติ) แนวคิดของสหกรณ์ถูกนำมาใช้โดย R. Bunsen ใช้เพื่อระบุลักษณะการลดทอนของรังสีทางแสง (ดูรังสีออปติคัล) (แสง) ในชั้นและฟิล์มของสารต่างๆ (สีย้อม สารละลาย แก้วสีและแก้วนม ฯลฯ) ในตัวกรองแสงและผลิตภัณฑ์เกี่ยวกับสายตาอื่นๆ O.P. ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการประเมินเชิงปริมาณของชั้นภาพถ่ายที่พัฒนาแล้วทั้งในการถ่ายภาพขาวดำและการถ่ายภาพสี โดยที่วิธีการวัดจะก่อให้เกิดเนื้อหาของสาขาวิชาที่แยกจากกัน นั่นก็คือ การวัดความหนาแน่น การแผ่รังสีทางแสงมีหลายประเภท ขึ้นอยู่กับลักษณะของรังสีตกกระทบและวิธีการวัดฟลักซ์การแผ่รังสีที่ส่งผ่าน ( ข้าว. ).

ความถี่ในการทำงานขึ้นอยู่กับชุดความถี่ ν (ความยาวคลื่น γ) ที่แสดงลักษณะการไหลดั้งเดิม ค่าของมันสำหรับกรณีที่จำกัดของหนึ่ง ν เดียวเรียกว่า monochromatic O ปกติ ( ข้าว. , a) O.P. แบบเอกรงค์เดียวของชั้นของตัวกลางที่ไม่กระเจิง (โดยไม่คำนึงถึงการแก้ไขการสะท้อนจากขอบเขตด้านหน้าและด้านหลังของชั้น) เท่ากับ 0.4343 เค ν ล, ที่ไหน เค ν - ตัวบ่งชี้การดูดซึมตามธรรมชาติของสิ่งแวดล้อม ล- ความหนาของชั้น ( เค ν ล= κ cl- เลขชี้กำลังในสมการ Bouguer - Lambert - กฎเบียร์ a; หากไม่สามารถละเลยการกระจัดกระจายในตัวกลางได้ เคν จะถูกแทนที่ด้วยตัวบ่งชี้การลดทอนตามธรรมชาติ) สำหรับส่วนผสมของสารที่ไม่ทำปฏิกิริยาหรือชุดของตัวกลางที่อยู่ติดกัน ความทึบของประเภทนี้คือการบวก ซึ่งเท่ากับผลรวมของความทึบที่เท่ากันของสารแต่ละตัวหรือตัวกลางแต่ละตัวตามลำดับ เช่นเดียวกับการแผ่รังสีที่ไม่ใช่เอกรงค์ปกติ (การแผ่รังสีขององค์ประกอบสเปกตรัมที่ซับซ้อน) ในกรณีของสื่อที่มีการดูดกลืนแสงแบบไม่เลือกสรร (อิสระจาก ν) ปกติไม่มีสีเดียว ค่า O.P. ของชุดสื่อที่มีการดูดซับแบบเลือกสรรจะน้อยกว่าผลรวมของ O.P. ของสื่อเหล่านี้ (สำหรับเครื่องมือในการวัด O.p. ดูบทความ เครื่องวัดความหนาแน่น เครื่องวัดไมโครโฟโตมิเตอร์ การถ่ายภาพทางอากาศแบบสเปกโตรโซน สเปกโตรเซนซิโตมิเตอร์ สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ โฟโตมิเตอร์)

ความหมาย: Gorokhovsky Yu. N. , Levenberg T. M. , ความไวแสงทั่วไป ทฤษฎีและการปฏิบัติ ม. 2506; James T., Higgins J., พื้นฐานของทฤษฎีกระบวนการถ่ายภาพ, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2497

แอล. เอ็น. คาปอร์สกี้.

ประเภทของความหนาแน่นของแสงของชั้นกลางขึ้นอยู่กับเรขาคณิตของรังสีตกกระทบและวิธีการวัดฟลักซ์การแผ่รังสีที่ส่งผ่าน (ในระบบความไวแสงที่ใช้ในสหภาพโซเวียต): ก) ความหนาแน่นของแสงปกติ D II ถูกกำหนดโดยการกำกับฟลักซ์แบบขนาน ไปยังชั้นที่ตั้งฉากกับมันและวัดเฉพาะส่วนของฟลักซ์ที่ส่งซึ่งยังคงทิศทางเดิมไว้ b) เพื่อกำหนดความหนาแน่นของแสงรวม D ε การไหลแบบขนานจะถูกตั้งฉากกับเลเยอร์และวัดการไหลที่ส่งทั้งหมด c) และ d) วิธีการวัดสองวิธีที่ใช้ในการกำหนดความหนาแน่นของแสงแบบกระจาย D ≠ สองประเภท (ฟลักซ์เหตุการณ์ - การกระจายในอุดมคติ) ความแตกต่าง D II - D ε ทำหน้าที่เป็นการวัดการกระเจิงของแสงในเลเยอร์ที่วัดได้

สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .

การตรวจสอบความหนาแน่นของแสง (เติม) ที่เพียงพอของตัวอักษรและรูปภาพบนหน้าเป็นปัจจัยสำคัญในการประเมินคุณภาพการพิมพ์แบบอัตนัย การรบกวนในกระบวนการถ่ายภาพด้วยไฟฟ้าอาจทำให้เกิดความมืด (เงา) ของภาพโดยไม่พึงประสงค์ การเบี่ยงเบนเหล่านี้อาจอยู่ภายในหรือภายนอกขีดจำกัดที่ยอมรับได้ ค่าของการเบี่ยงเบนที่อนุญาตเหล่านี้ถูกกำหนดไว้แล้ว เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับอุปกรณ์เฉพาะและอาจแตกต่างกันอย่างมากสำหรับอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน การประเมินวัตถุประสงค์ความหนาแน่นของการเติมจะแสดงลักษณะเฉพาะของความแตกต่างกันของกระบวนการ และถูกกำหนดให้เป็นขีดจำกัดและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานของค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของอักขระที่พิมพ์ทั่วทั้งหน้า

คำว่าความหนาแน่นของแสงใช้เพื่อระบุลักษณะการวัดการส่งผ่านแสงสำหรับวัตถุโปร่งใสและการสะท้อนของวัตถุทึบแสง กำหนดเชิงปริมาณเป็นลอการิทึมทศนิยมของส่วนกลับของการส่งผ่าน (การสะท้อน) ในการถ่ายภาพด้วยไฟฟ้า คำนี้ใช้เพื่อประเมินคุณภาพขององค์ประกอบภาพในสำเนาที่ได้รับภายใต้เงื่อนไขการพัฒนาบางอย่าง (การใช้ผงหมึกบางประเภท การประเมินค่าคอนทราสต์ของภาพไฟฟ้าสถิตแฝง คุณภาพของสำเนาเมื่อใช้วิธีการพัฒนาเฉพาะ ฯลฯ) ในการพิมพ์ คุณลักษณะนี้ใช้เพื่อประเมินการตีพิมพ์ต้นฉบับ รูปภาพระดับกลาง และงานพิมพ์

ความหนาแน่นของแสงถูกกำหนดให้เป็น OD (ความหนาแน่นของแสง) หรือเรียกง่ายๆ ว่า D ค่าความหนาแน่นของแสงขั้นต่ำ D=0 สอดคล้องกับ สีขาว- ยังไง แสงมากขึ้นตัวกลางที่ถูกดูดซับก็จะยิ่งเข้มขึ้น เช่น สีดำมีความหนาแน่นของแสงสูงกว่าสีเทา

การสะท้อนกลับสัมพันธ์กับความหนาแน่นของแสงและความหนาแน่นของคอนทราสต์ดังนี้:

D = log (1/R pr) และ D c =R pr /R pt

โดยที่ D คือความหนาแน่นของแสงของภาพ

R pt - สัมประสิทธิ์การสะท้อนที่จุดวัด

D c - ความหนาแน่นของคอนทราสต์;

R pr - สัมประสิทธิ์การสะท้อนของกระดาษ

ค่าความหนาแน่นของแสงของภาพในการคัดลอกสีดำในอิเล็กโทรกราฟีสำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ (ตามที่ระบุไว้ข้างต้น) จะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปจะเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิตผงหมึกสำหรับ เครื่องพิมพ์เลเซอร์ค่าเหล่านี้ (ค่าต่ำสุดที่อนุญาตในสถานะปกติของอุปกรณ์) อยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.3D ถึง 1.45D สำหรับผงหมึกคุณภาพสูง ความหนาแน่นของแสงจะใช้ค่าในช่วงตั้งแต่ 1.45D ถึง 1.5D และไม่เกิน 1.6D ในข้อกำหนดทางเทคนิค เป็นธรรมเนียมที่จะต้องกำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับขีดจำกัดล่างที่อนุญาตโดยมีค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานในความหนาแน่นของแสงที่ 0.01

ค่าความหนาแน่นของแสงวัดด้วยอุปกรณ์พิเศษ - เครื่องวัดความหนาแน่นซึ่งมีหลักการทำงานขึ้นอยู่กับการวัดฟลักซ์ที่สะท้อนจากการพิมพ์และแปลงตัวบ่งชี้นี้เป็นหน่วยของความหนาแน่นของแสง

ในการถ่ายภาพด้วยคลื่นไฟฟ้า ความหนาแน่นของแสงของภาพถูกใช้เพื่อระบุลักษณะของผู้พัฒนา (โทนเนอร์) เพื่อกำหนดค่าที่ต้องการของความหนาแน่นของแสงของเส้นที่มีความกว้างที่ระบุภายใต้เงื่อนไขการพัฒนาบางอย่างหรือเพื่อกำหนดลักษณะเฉพาะของภาพอิเล็กโทรโฟโตกราฟีในสำเนาใน โหมดการทำงานปกติของอุปกรณ์

แนวคิด ความหนาแน่นของแสง(ความหนาแน่นของแสง) หมายถึงต้นฉบับที่กำลังสแกนเป็นหลัก พารามิเตอร์นี้แสดงถึงความสามารถของต้นฉบับในการดูดซับแสง มันถูกกำหนดให้เป็น D หรือ OD ความหนาแน่นของแสงคำนวณเป็นลอการิทึมทศนิยมของอัตราส่วนของความเข้มของเหตุการณ์และการสะท้อน (ในกรณีของต้นฉบับที่ทึบแสง) หรือแสงที่ส่องผ่าน (ในกรณีของต้นฉบับที่โปร่งใส) ความหนาแน่นของแสงขั้นต่ำ (D นาที) สอดคล้องกับพื้นที่ที่สว่างที่สุด (โปร่งใส) ของต้นฉบับ และความหนาแน่นสูงสุด (D สูงสุด) สอดคล้องกับพื้นที่ที่มืดที่สุด (โปร่งใสน้อยที่สุด) ช่วงของค่าความหนาแน่นของแสงที่เป็นไปได้คือระหว่าง 0 (ต้นฉบับเป็นสีขาวสนิทหรือโปร่งใสทั้งหมด) และ 4 (ต้นฉบับเป็นสีดำหรือทึบแสงโดยสิ้นเชิง) ความหนาแน่นของแสงโดยทั่วไปสำหรับต้นฉบับบางประเภทจะแสดงในตารางต่อไปนี้: ช่วงไดนามิกของเครื่องสแกนถูกกำหนดโดยค่าสูงสุดและต่ำสุดของความหนาแน่นของแสงและกำหนดลักษณะความสามารถในการทำงานด้วย ประเภทต่างๆต้นฉบับ ช่วงไดนามิกของเครื่องสแกนสัมพันธ์กับความลึกของบิต (ความลึกของสีบิต): ยิ่งความลึกของบิตสูงเท่าใด ช่วงไดนามิกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และในทางกลับกัน สำหรับเครื่องสแกนแบบแท่นหลายรุ่น ส่วนใหญ่มีไว้สำหรับ งานสำนักงานพารามิเตอร์นี้ไม่ได้ระบุ ในกรณีเช่นนี้ จะถือว่าค่าความหนาแน่นของแสงมีค่าประมาณเท่ากับ 2.5 (ค่าทั่วไปสำหรับเครื่องสแกน 24 บิตในสำนักงาน) สำหรับสแกนเนอร์ 30 บิต พารามิเตอร์นี้คือ 2.6-3.0 และสำหรับสแกนเนอร์ 36 บิต จะเป็น 3.0 และสูงกว่า

เมื่อช่วงไดนามิกเพิ่มขึ้น สแกนเนอร์จะสามารถถ่ายทอดการไล่ระดับความสว่างในบริเวณที่สว่างมากและมืดมากของภาพได้ดีขึ้น ในทางตรงกันข้าม เนื่องจากช่วงไดนามิกไม่เพียงพอ รายละเอียดของภาพและการเปลี่ยนสีที่ราบรื่นในพื้นที่มืดและสว่างจะหายไป

การอนุญาต ความละเอียดหรือความละเอียดของเครื่องสแกน - พารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะความแม่นยำสูงสุดหรือระดับรายละเอียดในการแสดงต้นฉบับในรูปแบบดิจิทัล ความละเอียดมีการวัดในพิกเซลต่อนิ้ว

(พิกเซลต่อนิ้ว, ppi) ความละเอียดมักระบุเป็นจุดต่อนิ้ว (dpi) แต่หน่วยวัดนี้เป็นหน่วยวัดแบบดั้งเดิมสำหรับอุปกรณ์เอาท์พุต (เครื่องพิมพ์) เมื่อพูดถึงความละเอียด เราจะใช้ ppi มีฮาร์ดแวร์ (ออปติคอล) และความละเอียดการแก้ไขของเครื่องสแกน

ความละเอียดของฮาร์ดแวร์ (ออปติคัล) ความละเอียดของฮาร์ดแวร์/ออปติคอลเกี่ยวข้องโดยตรงกับความหนาแน่นขององค์ประกอบที่ไวต่อแสงในเมทริกซ์ของสแกนเนอร์ นี่คือพารามิเตอร์หลักของเครื่องสแกน (แม่นยำยิ่งขึ้นคือระบบออปติคัลอิเล็กทรอนิกส์) โดยปกติแล้วจะระบุความละเอียดแนวนอนและแนวตั้ง เช่น 300x600 ppi คุณควรเน้นไปที่ค่าที่น้อยกว่า เช่น ความละเอียดแนวนอน ความละเอียดแนวตั้งซึ่งโดยปกติจะเป็นสองเท่าของความละเอียดแนวนอน ในที่สุดจะได้มาจากการแก้ไข (การประมวลผลผลลัพธ์ของการสแกนโดยตรง) และไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความหนาแน่นขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (ซึ่งเรียกว่าความละเอียดสองขั้นตอน

- ในการเพิ่มความละเอียดของสแกนเนอร์ คุณต้องลดขนาดขององค์ประกอบที่ไวต่อแสง แต่เมื่อขนาดลดลง ความไวต่อแสงขององค์ประกอบก็จะหายไป และส่งผลให้อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนลดลงด้วย ดังนั้นการเพิ่มความละเอียดจึงเป็นความท้าทายทางเทคนิคที่ไม่สำคัญ

Interpolated Resolution - ความละเอียดของภาพที่ได้รับจากการประมวลผล (การแก้ไข) ของต้นฉบับที่สแกน เทคนิคการเพิ่มความละเอียดเทียมนี้มักไม่ส่งผลให้คุณภาพของภาพเพิ่มขึ้น ลองนึกภาพว่าพิกเซลที่สแกนจริงของรูปภาพถูกย้ายออกจากกัน และพิกเซลที่ "คำนวณ" จะถูกแทรกลงในช่องว่างที่เกิดขึ้น ซึ่งคล้ายกับเพื่อนบ้านในบางแง่มุม ผลลัพธ์ของการประมาณค่าดังกล่าวขึ้นอยู่กับอัลกอริธึม แต่ไม่ใช่ในเครื่องสแกน อย่างไรก็ตาม การดำเนินการนี้สามารถทำได้โดยใช้โปรแกรมแก้ไขกราฟิก เช่น Photoshop และดียิ่งกว่าการใช้ของคุณเองซอฟต์แวร์

เครื่องสแกน ความละเอียดในการแก้ไขมักจะสูงกว่าความละเอียดของฮาร์ดแวร์หลายเท่า แต่ในทางปฏิบัติแล้วสิ่งนี้ไม่มีความหมายอะไรเลย แม้ว่าอาจทำให้ผู้ซื้อเข้าใจผิดก็ตาม พารามิเตอร์ที่สำคัญคือความละเอียดของฮาร์ดแวร์ (ออปติคัล)

เอกสารข้อมูลทางเทคนิคของเครื่องสแกนบางครั้งอาจระบุถึงความละเอียดเท่านั้น

ในกรณีนี้ เราหมายถึงความละเอียดของฮาร์ดแวร์ (ออปติคอล) บ่อยครั้งมีการระบุทั้งฮาร์ดแวร์และความละเอียดการแก้ไข เช่น 600x 1200 (9600) ppi โดยที่ 600 คือความละเอียดของฮาร์ดแวร์ และ 9600 คือความละเอียดในการแก้ไข การมองเห็นเส้นการตรวจจับเส้น -

ปริมาณสูงสุด

เส้นคู่ขนานต่อนิ้ว ซึ่งสร้างซ้ำโดยเครื่องสแกนเป็นเส้นแยกกัน (โดยไม่ติดกัน) พารามิเตอร์นี้แสดงลักษณะความเหมาะสมของเครื่องสแกนสำหรับการทำงานกับภาพวาดและรูปภาพอื่น ๆ ที่มีรายละเอียดเล็ก ๆ มากมาย ค่าของมันถูกวัดเป็นเส้นต่อนิ้ว (Ipi)

คุณควรเลือกความละเอียดสแกนเนอร์แบบใด คำถามนี้ถูกถามบ่อยที่สุดเมื่อเลือกเครื่องสแกน เนื่องจากความละเอียดเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์เครื่องสแกนที่สำคัญที่สุด ซึ่งความสามารถในการรับผลการสแกนคุณภาพสูงนั้นขึ้นอยู่กับอย่างมาก อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณควรพยายามเพื่อให้ได้ความละเอียดสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากมีราคาแพงและด้วยเหตุนี้จึงดำเนินการดุลยพินิจของตน ในขั้นตอนการพิจารณานี้ ดูเหมือนว่ายิ่งการสุ่มตัวอย่างละเอียดมากขึ้น (ความละเอียดมากขึ้น) ข้อมูลต้นฉบับก็จะสูญเสียน้อยลง อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์ที่สแกนมีไว้เพื่อแสดงโดยใช้อุปกรณ์ส่งออกบางอย่าง เช่น จอภาพหรือเครื่องพิมพ์ อุปกรณ์เหล่านี้มีความละเอียดของตัวเอง ในที่สุด ดวงตาของมนุษย์ก็มีความสามารถในการทำให้ภาพดูเรียบเนียนขึ้น
นอกจากนี้ ต้นฉบับที่พิมพ์โดยการพิมพ์หรือเครื่องพิมพ์ยังมีโครงสร้างแยกกัน (แรสเตอร์ที่พิมพ์) แม้ว่าสิ่งนี้อาจไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าก็ตาม ต้นฉบับดังกล่าวมีความละเอียดของตัวเอง

ดังนั้นจึงมีต้นฉบับที่มีความละเอียดของตัวเอง เครื่องสแกนที่มีความละเอียดของตัวเอง และผลการสแกน ซึ่งคุณภาพควรจะสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ คุณภาพของภาพที่ได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดที่ตั้งไว้ของเครื่องสแกน แต่ขึ้นอยู่กับขีดจำกัดที่แน่นอน หากคุณตั้งค่าความละเอียดสแกนเนอร์ให้สูงกว่าความละเอียดดั้งเดิมของต้นฉบับ คุณภาพของผลการสแกนโดยทั่วไปจะไม่ดีขึ้น เราไม่ได้ตั้งใจจะบอกว่าการสแกนด้วยความละเอียดสูงกว่าต้นฉบับนั้นไร้ประโยชน์
มีสาเหตุหลายประการที่จำเป็นต้องทำเช่นนี้ (เช่น เมื่อเราจะขยายภาพเพื่อส่งออกไปยังจอภาพหรือเครื่องพิมพ์ หรือเมื่อเราต้องการกำจัดมัวร์) ที่นี่เราขอให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าการปรับปรุงคุณภาพของภาพที่ได้โดยการเพิ่มความละเอียดของสแกนเนอร์นั้นไม่ได้ไม่จำกัด คุณสามารถเพิ่มความละเอียดการสแกนโดยไม่ต้องปรับปรุงคุณภาพของภาพที่ได้ แต่เพิ่มระดับเสียงและเวลาในการสแกน เราจะพูดถึงการเลือกความละเอียดในการสแกนหลายครั้งในบทนี้ ความละเอียดของสแกนเนอร์คือความละเอียดสูงสุดที่สามารถตั้งค่าได้เมื่อสแกน แล้วเราต้องการความละเอียดเท่าไร? คำตอบขึ้นอยู่กับภาพที่คุณวางแผนจะสแกนและอุปกรณ์ใดที่คุณต้องการส่งออกไป ด้านล่างนี้เราระบุเฉพาะค่าโดยประมาณเท่านั้นหากคุณกำลังจะสแกนภาพเพื่อแสดงผลในภายหลังบนหน้าจอมอนิเตอร์ โดยปกติแล้ว ความละเอียด 72-l00ppi ก็เพียงพอแล้ว สำหรับส่งออกไปยังสำนักงานปกติหรือที่บ้าน

เมื่อสแกนข้อความจากหนังสือพิมพ์ นิตยสาร และหนังสือเพื่อการประมวลผลในภายหลังด้วยโปรแกรม Optical Character Recognition (OCR) โดยปกติแล้วจะต้องใช้ความละเอียด 200-400 ppi สำหรับการแสดงผลบนหน้าจอหรือเครื่องพิมพ์ ค่านี้สามารถลดลงได้หลายครั้ง

สำหรับภาพถ่ายมือสมัครเล่น โดยทั่วไปต้องใช้ความละเอียด 100-300 ppi สำหรับภาพประกอบจากอัลบั้มและหนังสือเล่มเล็กที่หรูหรา - 300-600ppi

หากคุณกำลังจะขยายภาพเพื่อแสดงบนหน้าจอหรือเครื่องพิมพ์โดยไม่สูญเสียคุณภาพ (ความคมชัด) ควรตั้งค่าความละเอียดการสแกนโดยสงวนไว้บางส่วน เช่น เพิ่มขึ้น 1.5-2 เท่าเมื่อเทียบกับค่าข้างต้น

ตัวอย่างเช่น เอเจนซี่โฆษณาต้องการการสแกนสไลด์และต้นฉบับกระดาษคุณภาพสูง เมื่อสแกนสไลด์เพื่อพิมพ์ในรูปแบบ 10x15 ซม. คุณจะต้องมีความละเอียด 1200 ppi และในรูปแบบ A4 - 2400 ppi
โดยสรุปข้างต้น เราสามารถพูดได้ว่าในกรณีส่วนใหญ่ ความละเอียดของฮาร์ดแวร์สแกนเนอร์ที่ 300 ppi ก็เพียงพอแล้ว หากสแกนเนอร์มีความละเอียด 600 ppi แสดงว่าดีมาก

สารละลายที่มีสีโดยใช้หัวคอนเซ็นเทรเตอร์

โฟโตอิเล็กทริก แคลอริมิเตอร์ KFK–2

วัตถุประสงค์ของการทำงาน: ศึกษาปรากฏการณ์การลดทอนของแสงเมื่อผ่านสารและลักษณะโฟโตเมตริกของสาร ศึกษาอุปกรณ์ของความเข้มข้นของโฟโตอิเล็กทริกแคลอริมิเตอร์ KFK-2 และวิธีการทำงานกับมันกำหนดความหนาแน่นของแสงและความเข้มข้นของสารละลายสี โดยใช้ KFK-2

อุปกรณ์และอุปกรณ์เสริม: เครื่องวัดความเข้มข้นของโฟโตอิเล็กทริก KFK - 2, สารละลายทดสอบ, ชุดสารละลายความเข้มข้นมาตรฐาน

ทฤษฎีการดำเนินงาน

เมื่อแสงตกบนส่วนต่อระหว่างตัวกลางทั้งสอง แสงจะสะท้อนบางส่วนและทะลุผ่านจากสารตัวแรกไปยังตัวที่สองได้บางส่วน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแสงทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบสั่นทั้งอิเล็กตรอนอิสระของสารและอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้ซึ่งอยู่ที่เปลือกนอกของอะตอม (อิเล็กตรอนเชิงแสง) ซึ่งปล่อยคลื่นทุติยภูมิที่มีความถี่ตกกระทบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า- คลื่นทุติยภูมิก่อให้เกิดคลื่นสะท้อนและเป็นคลื่นที่ทะลุเข้าไปในสสาร

ในสารที่มีอิเล็กตรอนอิสระ (โลหะ) ความหนาแน่นสูง คลื่นทุติยภูมิจะสร้างคลื่นสะท้อนกลับที่รุนแรง ซึ่งมีความเข้มสูงถึง 95% ของความเข้มของคลื่นตกกระทบ พลังงานแสงส่วนเดียวกันที่แทรกซึมเข้าไปในโลหะจะมีการดูดซับอย่างรุนแรงและพลังงานของคลื่นแสงจะถูกแปลงเป็นความร้อน ดังนั้นโลหะจึงสะท้อนแสงที่ตกกระทบอย่างรุนแรงและแทบจะมีความทึบแสง

ในเซมิคอนดักเตอร์ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนอิสระจะต่ำกว่าในโลหะ และพวกมันดูดซับแสงที่มองเห็นได้น้อยกว่า และโดยทั่วไปในบริเวณอินฟราเรดพวกมันจะโปร่งใส ไดอิเล็กตริกดูดซับแสงแบบเลือกสรรและโปร่งใสเฉพาะบางส่วนของสเปกตรัมเท่านั้น

ใน กรณีทั่วไปเมื่อแสงตกกระทบกับสสารจะเกิดฟลักซ์ส่องสว่างตกกระทบ เอฟ 0 สามารถแสดงเป็นผลรวมของฟลักซ์แสง:

ที่ไหน เฟ อาร์– สะท้อนให้เห็น เอฟเอ- ดูดซึม ฟต– ฟลักซ์แสงที่ผ่านสาร

ปรากฏการณ์ปฏิสัมพันธ์ของแสงกับสสารอธิบายได้ด้วยปริมาณไร้มิติที่เรียกว่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน การดูดกลืน และการส่งผ่าน สำหรับสารชนิดเดียวกัน

ร+ก +ที = 1. (2)

สำหรับร่างกายที่ทึบแสง ที= 0; เพื่อร่างกายที่ขาวกระจ่างใสสมบูรณ์แบบ ร = 1; สำหรับวัตถุสีดำสนิท ก = 1.

ขนาด เรียกว่าความหนาแน่นเชิงแสงของสสาร

ราคาต่อรอง หนูกำหนดคุณลักษณะของโฟโตเมตริกของสารและกำหนดโดยวิธีโฟโตเมตริก

วิธีการวิเคราะห์เชิงแสงใช้กันอย่างแพร่หลายในสัตวแพทยศาสตร์ สัตวศาสตร์ วิทยาศาสตร์ดิน และเทคโนโลยีวัสดุ เมื่อศึกษาสารที่ละลายในตัวทำละลายที่ไม่ดูดซับในทางปฏิบัติ วิธีการวัดแสงจะขึ้นอยู่กับการวัดการดูดกลืนแสงและความสัมพันธ์ระหว่างการดูดซับและความเข้มข้นของสารละลาย เครื่องมือที่ออกแบบมาสำหรับการวิเคราะห์การดูดซับ (การดูดซึม - การดูดซึม) ของตัวกลางโปร่งใสเรียกว่าสเปกโตรโฟโตมิเตอร์และโฟโตแคลอริมิเตอร์ ในนั้นโดยใช้โฟโต้เซลล์ สีของสารละลายที่กำลังศึกษาจะถูกเปรียบเทียบกับมาตรฐาน

ความสัมพันธ์ระหว่างการดูดกลืนแสงด้วยสารละลายสีกับความเข้มข้นของสารเป็นไปตามกฎบูแกร์-แลมเบิร์ต-เบียร์ที่รวมกัน:

, (3)

ที่ไหน ฉัน 0 – ความเข้มของฟลักซ์แสงที่ตกกระทบบนสารละลาย ฉัน- ความเข้มของฟลักซ์แสงที่ไหลผ่านสารละลาย ค- ความเข้มข้นของสารสีในสารละลาย ล- ความหนาของชั้นดูดซับในสารละลาย เค- ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวถูกละลาย ตัวทำละลาย อุณหภูมิ และความยาวคลื่นของแสง

ถ้า กับแสดงเป็นโมล/ลิตร และ ล- เป็นเซนติเมตรแล้ว เคกลายเป็นค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของฟันกรามและเขียนแทนด้วย l ดังนั้น:

. (4)

เมื่อหาลอการิทึมของ (4) เราจะได้:

ด้านซ้ายของนิพจน์ (5) คือความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลาย เมื่อคำนึงถึงแนวคิดเรื่องความหนาแน่นของแสง กฎบูเกร์-แลมเบิร์ต-เบียร์จะอยู่ในรูปแบบ:

นั่นคือความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลายภายใต้เงื่อนไขบางประการจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของสารที่มีสีในสารละลายและความหนาของชั้นดูดซับ

ในทางปฏิบัติจะสังเกตกรณีของการเบี่ยงเบนจากกฎการดูดซับแบบรวม สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสารประกอบที่มีสีบางชนิดในสารละลายมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากกระบวนการแยกตัว สารละลาย ไฮโดรไลซิส โพลีเมอไรเซชัน และอันตรกิริยากับส่วนประกอบอื่นๆ ของสารละลาย

ประเภทกราฟการพึ่งพา ง = ฉ(ค)แสดงในรูปที่. 1.

สารประกอบสีมีการดูดกลืนแสงแบบเลือกสรร เช่น ความหนาแน่นของแสงของสารละลายสีจะแตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นของแสงตกกระทบที่ต่างกัน การวัดความหนาแน่นของแสงเพื่อกำหนดความเข้มข้นของสารละลายจะดำเนินการในบริเวณที่มีการดูดกลืนแสงสูงสุด เช่น ที่ความยาวคลื่น

แสงตกกระทบใกล้ตัว ลสูงสุด

หากต้องการระบุความเข้มข้นของสารละลายด้วยวิธีโฟโตเมตริก ให้สร้างกราฟการสอบเทียบก่อน ง = ฉ(ค- เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้เตรียมชุดโซลูชันมาตรฐาน จากนั้นจะวัดค่าความหนาแน่นของแสงและกราฟการพึ่งพา

ง = ฉ(ค)- ในการสร้างมันคุณต้องมี 5 – 8 คะแนน

หลังจากพิจารณาความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลายภายใต้การศึกษาโดยการทดลองแล้ว ให้หาค่าของมันบนแกนพิกัดของกราฟการสอบเทียบ ง = ฉ(ค) จากนั้นนับค่าความเข้มข้นที่สอดคล้องกันบนแกน x กับเอ็กซ์

โฟโตอิเล็กทริกความเข้มข้นแคลอรี่ KFK-2 ที่ใช้ในงานนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดอัตราส่วนของฟลักซ์แสงในแต่ละส่วนของความยาวคลื่นในช่วง 315 - 980 นาโนเมตร ที่ปล่อยออกมาจากฟิลเตอร์แสง และช่วยให้คุณกำหนดการส่งผ่านและความหนาแน่นของแสงของ สารละลายของเหลวและของแข็ง ตลอดจนความเข้มข้นของสารในสารละลาย วิธีการสร้างกราฟสอบเทียบ ง = ฉ(ค).

หลักการวัดลักษณะทางแสงของสารด้วยโฟโตแคลอริมิเตอร์ KFK-2 คือฟลักซ์แสงจะถูกส่งสลับกันไปยังเครื่องตรวจจับแสง (ตาแมว) - เต็ม ฉัน 0 และผ่านสื่อที่กำลังศึกษาอยู่ ฉันและกำหนดอัตราส่วนของการไหลเหล่านี้

รูปร่างโฟโตแคลอริมิเตอร์ KFK-2 แสดงไว้ในรูปที่ 1 2. ประกอบด้วย

รวมถึงแหล่งกำเนิดแสง ชิ้นส่วนทางแสง ชุดฟิลเตอร์แสง เครื่องตรวจจับแสง และอุปกรณ์บันทึก ซึ่งมีการปรับเทียบมาตราส่วนสำหรับการส่งผ่านแสงและการอ่านค่าความหนาแน่นของแสง ที่แผงด้านหน้าของโฟโตแคลอริมิเตอร์ KFK-2 มี:

1 - ไมโครแอมมิเตอร์ที่มีสเกลดิจิทัลในค่าสัมประสิทธิ์โปร

เปิดตัว ตและความหนาแน่นของแสง ดี;

2 - ไฟส่องสว่าง;

3 - ปุ่มสำหรับเปลี่ยนฟิลเตอร์แสง

4 - สวิตช์คิวเวตในลำแสง;

5 - สวิตช์ตรวจจับแสง "ความไว";

6 - ปุ่มหมุน "การตั้งค่า 100": "หยาบ" และ "ละเอียด";

7 - ช่องคิวเวทท์

สั่งงาน

1. เชื่อมต่ออุปกรณ์เข้ากับเครือข่าย อุ่นเครื่องประมาณ 10 – 15 นาที

2. เมื่อเปิดช่องคิวเวทท์แล้ว ให้ตั้งเข็มไมโครแอมมิเตอร์ไปที่ “0”

ในระดับ "T"

3. ตั้งค่าความไวขั้นต่ำ โดยหมุนปุ่ม "ความไว"

เลื่อนปุ่ม "ตั้งค่า 100" "หยาบ" ไปยังตำแหน่งซ้ายสุด

4. วางคิวเวตต์ที่มีตัวทำละลายหรือสารละลายควบคุมลงในลำแสง

เหล้ารัมที่เกี่ยวข้องกับการวัด

5. ปิดฝาช่องใส่คิวเวทท์

6. ใช้ปุ่ม "ความไว" และ "การตั้งค่า 100" เพื่อตั้งค่า "หยาบ" และ "ละเอียด"

อ่านค่าได้ 100 บนสเกลโฟโตแคลอริมิเตอร์ ปุ่ม "ความไว" สามารถอยู่ในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในสามตำแหน่ง "1", "2" หรือ "3"

7. ด้วยการหมุนปุ่ม “4” ให้เปลี่ยนคิวเวตต์ด้วยตัวทำละลายด้วยคิวเวตต์ด้วยสารทดสอบ

สารละลาย.

8. อ่านค่าระดับไมโครแอมมิเตอร์ที่สอดคล้องกับโปร-

การปล่อยสารละลายทดสอบเป็นเปอร์เซ็นต์ในระดับ "T" หรือในระดับ "D" - ในหน่วยความหนาแน่นของแสง

9. ดำเนินการวัด 3-5 ครั้ง และค่าสุดท้ายของค่าที่วัดได้คือ

หารเป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตของค่าที่ได้รับ

10. กำหนดข้อผิดพลาดในการวัดสัมบูรณ์ของปริมาณที่ต้องการ

ภารกิจที่ 1 ศึกษาการพึ่งพาความหนาแน่นของแสงต่อความยาว

คลื่นแสงที่ตกกระทบ

1.1. สำหรับโซลูชันมาตรฐาน ให้หาความหนาแน่นของแสงที่ความถี่ต่างๆ ของแสงตกกระทบ

1.2. ป้อนข้อมูลลงในตารางที่ 1

1.3. พล็อตการพึ่งพาความหนาแน่นของแสงกับความยาวคลื่น ลปะ-

ให้แสงสว่าง ง = ฉ(ลิตร).

1.4. กำหนด ลและหมายเลขตัวกรองสำหรับ ดีสูงสุด .

ตารางที่ 1

ภารกิจที่ 2 ตรวจสอบการพึ่งพาความหนาแน่นของแสงกับความหนา

ชั้นดูดซับ

2.1. สำหรับสารละลายมาตรฐานให้ใช้ตัวกรองด้วย ล ดีสำหรับคิวเวตขนาดต่างๆ

2.2. ป้อนข้อมูลในตารางที่ 2

ตารางที่ 2

2.3. สร้างกราฟการพึ่งพา ง = ฉ(ลิตร).

ภารกิจที่ 3 การสร้างกราฟการสอบเทียบและการกำหนดความเข้มข้น

เครื่องส่งรับวิทยุไม่ทราบวิธีแก้ปัญหา

3.1. สำหรับชุดสารละลายมาตรฐานที่ทราบความเข้มข้น โดยใช้แสง

เพื่อกรองด้วย ลสูงสุด (ดูภารกิจที่ 1) กำหนด ดี.

3.2. ป้อนข้อมูลการวัดในตารางที่ 3

ตารางที่ 3

3.3. สร้างกราฟการสอบเทียบ ง = ฉ(ค).

3.4. ตามกำหนดเวลา ง = ฉ(ค)กำหนดความเข้มข้นของสารละลายที่ไม่รู้จัก

คำถามเพื่อความปลอดภัย

1. ปรากฏการณ์การลดทอนของแสงเมื่อผ่านสสารกลไกการดูดกลืนแสง

เหตุผลสำหรับ ประเภทต่างๆสาร

2. พารามิเตอร์ที่แสดงคุณสมบัติโฟโตเมตริกของสาร

3. อธิบายสาระสำคัญของวิธีการวิเคราะห์เชิงแสง

4. กำหนดกฎการดูดซึมบูแกร์–แลมเบิร์ต–เบียร์รวมกัน

5. อะไรคือสาเหตุของการเบี่ยงเบนที่เป็นไปได้ของคุณสมบัติของสารละลายจากการรวม

ม้าเทคโอเวอร์เหรอ?

6. ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของกราม คำจำกัดความและปัจจัยที่ขึ้นอยู่กับ

7. วิธีการเลือกความยาวคลื่นของรังสีที่ถูกดูดกลืนระหว่างโฟโตแคลอริก

การวัดปริมาตร?

1. กราฟการสอบเทียบถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร

2. อธิบายหลักการออกแบบและการทำงานของโฟโตแคลอริมิเตอร์ KFK-2

3. การวิเคราะห์การดูดซึมใช้ที่ไหนและเพื่ออะไร?

วรรณกรรม

1. หลักสูตรฟิสิกส์ Trofimova T. I. ม.: สูงกว่า. โรงเรียน พ.ศ. 2537 ตอนที่ 5 ช. 24, มาตรา 187

2. Savelyev I.V. หลักสูตรฟิสิกส์ทั่วไป อ.: Nauka, 1977. เล่ม 2 ตอนที่ 3 บท. XX,

3. Grabovsky R.I. หลักสูตรฟิสิกส์ เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก: แลน 2545. ส่วน P, ช. ที่ 6 มาตรา 50

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 4–03