的透射光学是新兴的光强度之比的光强度入射在已照射单色光的半透明溶液的样品。
使光通过样品的物理过程称为透光率,而透光率是透光率的量度。透射率是确定通常溶解于水或酒精等溶剂中的样品浓度的重要值。
图1.透射率测量组件。资料来源:F. Zapata。
电子光度计测量与落在其表面上的光强度成比例的电流。为了计算透射率,通常首先测量仅与溶剂相对应的强度信号,并将该结果记录为Io。
然后将溶解的样品置于相同光照条件下的溶剂中,用电光度计测得的信号记为I,然后根据下式计算出透光率:
T =我/我或
应该注意的是,透射率是无量纲的量,因为它是相对于溶剂透射强度的样品发光强度的量度。
什么是透光率?
介质中的光吸收
当光穿过样品时,一些光能被分子吸收。透射率是在分子或原子级别发生的现象的宏观度量。
光是电磁波,它携带的能量在波的电场和磁场中。这些振荡场与物质的分子相互作用。
波所携带的能量取决于其频率。单色光具有单一频率,而白光具有一定范围或频谱范围。
电磁波的所有频率在真空中以300,000 km / s的相同速度传播。如果用c表示真空中的光速,则频率f和波长λ之间的关系为:
c =λ⋅f
由于c为常数,因此每个频率对应于其各自的波长。
为了测量物质的透射率,使用可见电磁光谱(380nm至780nm),紫外区(180至380nm)和红外区(780nm至5600nm)的区域。
光在材料介质中的传播速度取决于频率,并且小于c。这解释了棱镜中的散射,利用该散射可以分离出组成白光的频率。
光吸收的分子理论
通过图2所示的分子能图可以最好地理解这些转变:
图2.分子能图。资料来源:F. Zapata。
在图中,水平线代表不同的分子能级。线E0为基本能级或更低的能级。E1和E2级是较高能量的激发级。E0,E1,E2能级对应于分子的电子态。
每个电子水平仪中的子水平1、2、3、4对应于每个电子水平仪的不同振动状态。这些级别中的每个级别都有更精细的细分,未显示为与每个振动级别相关的旋转状态相对应。
该图显示了垂直箭头,这些箭头代表了红外,可见光和紫外线范围内的光子能量。可以看出,红外光子没有足够的能量来促进电子跃迁,而可见光和紫外线辐射却有。
当单色光束的入射光子在能量(或频率)上与分子能态之间的能量差重合时,就会发生光子的吸收。
透射率取决于的因素
根据上一节所述,透射率将取决于几个因素,我们可以命名为:
1-样品照明的频率。
2-要分析的分子类型。
3-溶液的浓度。
4-光束通过的路径的长度。
实验数据表明,透射率T随浓度C和光路长度L呈指数下降:
T = 10- a⋅C⋅L
在上面的表达式中,a是一个常数,它取决于物质的频率和类型。
运动解决
练习1
某种物质的标准样品的浓度为每升(μM)150微摩尔。当用525nm的光测量其透射率时,获得0.4的透射率。
当以相同的频率和相同的光学厚度测量时,相同物质但浓度未知的另一个样品的透射率为0.5。
计算第二个样品的浓度。
回复
透射率T随着浓度C呈指数衰减:
T = 10- b⋅L
如果采用先前等式的对数,则它仍为:
对数T =-b⋅C
逐个成员划分先前应用于每个样本的等式,并求解未知浓度:
C2 =C1⋅(对数T2 /对数T1)
C2 =150μM⋅(对数0.5 / log 0.4)=150μM⋅(-0.3010 / -0.3979)=113.5μM
参考文献
- Atkins,P.1999。物理化学。欧米茄版本。460-462。
- 导游。透光率和吸收率。从以下网站恢复:quimica.laguia2000.com
- 环境毒理学。透射率,吸收率和朗伯定律。从以下位置恢复:repositorio.innovacionumh.es
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