Закон бугера ламберта

где a – натуральный показатель поглощения. Как видно из формулы 11, натуральный показатель поглощения a является физической величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде в е раз; I 0 – первоначальная интенсивность света, падающая на слой вещества толщиной l; Il – интенсивность света после прохождения света через слой вещества l. Вывод закона Бугера (в дифференциальной и в интегральной формах) подробно изложен в учебнике Ремизова А. Н.

Если поглощающим свет веществом является окрашенный раствор слабой концентрации, то в этом случае выполняется закон Бера:

Натуральный показатель поглощения для окрашенных растворов слабой концентрации прямо пропорционален концентрации раствора С(при длине волны светаλмаксимально поглощаемого этим раствором). Коэффициент пропорциональности в формуле 12 –χ’ — называется натуральным молярным показателем поглощения. Объединяя закон Бера с законом Бугера, мы получаем законБугера – Ламберта – Бера:

На практике закон Бугера – Ламберта – Бера обычно выражают через показательную функцию с основанием 10:

где: χ– молярный показатель поглощения, равный примерно 0,43χ׳.

Отношение потока (интенсивности) излучения, прошедшего сквозь данное тело или раствор, к потоку (интенсивности излучения), упавшего на это тело (раствор), называют коэффициентом пропускания (τ):

Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания, называют оптической плотностью раствора (D):

С учетом понятия оптической плотности закон Бугера – Ламберта – Бера записывается в виде:

Обычно χ относят к какой – либо длине волны и называют монохроматическим показателем преломления (χλ ).

Из формулы 15 следует, что при данной толщине слоя раствора оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации раствора.

На основе законаБугера-Ламберта-Бера разработан ряд фотометрических методов по определению концентрации окрашенных растворов (концентрационная колориметрия).

Выводы и заключение

Итак, мы рассмотрели основные закономерности излучения и поглощения электромагнитной энергии нагретыми телами, атомами и молекулами вещества. Следует еще раз отметить, что все эти процессы излучения и поглощения подчиняются законам квантовой механики. На этом позвольте лекцию закончить.

studfiles.net

Закон Бугера-Ламберта

Бугера — Ламберта, определяет постепенное ослабление параллельного монохроматического (одноцветного) пучка света при распространении его в поглощающем веществе. Если мощность пучка, вошедшего в слой вещества толщиной l, равна Io, то, согласно Б.—Л.—Б. з., мощность пучка при выходе из слоя

где c — удельный показатель поглощения света, рассчитанный на единицу концентрации с вещества, определяющего поглощение; c зависит от природы и состояния вещества и от длины волны проходящего излучения. Б.-Л.- Б. з. открыт французским учёным П. Бугером в 1729, подробно рассмотрен немецким учёным И. Г. Ламбертом в 1760 и в отношении концентрации с проверен на опыте немецким учёным А. Бером (A. Beer) в 1852.

Утверждение, что c — постоянная величина, имеет приближённый характер. При больших изменениях концентрации в газах и растворах c обычно начинает изменяться вследствие физико-химического взаимодействий молекул. В начале 20 в. советский учёный С. И. Вавилов экспериментально проверил независимость величины cc от мощности светового пучка в широких пределах её изменения — от очень больших значений, соответствующих собранным при помощи линзы прямым солнечным лучам, до ничтожных значений, еле различимых привыкшим к темноте глазом. Оказалось, что во всех этих условиях cс остаётся практически постоянным. Однако, как указал Вавилов, квантовая природа света и конечная (хотя и очень малая) длительность возбуждённого состояния молекул должны привести к тому, что при огромных мощностях светового пучка значительная часть всех молекул окажется в возбуждённом состоянии и поглощение света уменьшится.

studopedia.org

Проверка закона Бугера-Ламберта-Бера

Страницы работы

Содержание работы

ПРОВЕРКА ЗАКОНА БУГЕРА-ЛАМБЕРТА-БЕРА

Цель работы:Зарегистрировать спектры поглощения ряда растворов и оценить, в какой степени к этим растворам применим закон Бугера-Ламберта-Бера.

Приборы: Cпектрофотометр СФ-46, набор кювет.

Теоретическое введение

Закон ослабления монохроматического (с длиной волны λ) излучения при поглощении его слоем однородного вещества выражается в виде (закон Бугера-Ламберта-Бера):

, (1)

, (2)

где — интенсивность излучения, падающего на вещество;

— интенсивность излучения, прошедшего через слой вещества, толщиной l;

с – концентрация вещества;

аλ – показатель поглощения;

=0,434аλ – коэффициент экстинкции.

В логарифмической форме закон ослабления (2) имеет вид:

(3)

где — коэффициент пропускания;

— оптическая плотность.

Зависимость оптической плотности или коэффициента экстинкции ελ (λ), εν (ν) называется спектром поглощения.

Закон Бугера, строго говоря, справедлив лишь для проходящего через гомогенную изотропную среду плоскопараллельного пучка монохроматического света при соответствии величины С в уравнениях (1) – (3) истинной концентрации вещества в растворе и незначительной заселенности возбужденных энергетических уровней. Если толщина слоя lвыдерживается постоянной, то зависимость D = D (C) изображается прямой линией, проходящей через начало координат с тангенсом угла наклона.

Нарушение указанных условий приводит к кажущимся отклонениям от закона Бугера, выражающимся в искривлении зависимости D(с), т.е. коэффициент экстинкции перестает быть постоянным с ростом концентрации С.

Наиболее часто встречающиеся отклонения от закона Бугера можно разделить на две группы:

1) Физико-химические причины. К ним относится, прежде всего, несоответствие подставляемой в уравнение Бугера концентрации вещества в растворе. Это несоответствие может быть вызвано реакциями диссоциации, ассоциации или химического взаимодействия растворенного вещества с растворителем (если коэффициенты экстинкции продуктов этих реакций отличаются от коэффициентов экстинкции исходных веществ). Если константы этих процессов и коэффициенты экстинкции продуктов известны, то отклонения от закона Бугера могут быть устранены подстановкой в (3) истинных значений С и . Часто удается подобрать интервал концентраций, в котором явления ассоциации и диссоциации не наблюдаются и отклонения от закона Бугера отсутствуют.

Другой физико-химической причиной отклонения от закона Бугера является флуоресценция анализируемого вещества. Попадание флуоресцентного излучения на фотоэлемент приводит к увеличению выходного сигнала, что, естественно, снижает экспериментально определяемую оптическую плотность. Вследствие частичной реабсорбции флуоресцентного излучения наблюдаемые отклонения будут зависеть от толщины кюветы.

Кроме того, отклонения от закона Бугера могут проявляться из-за неравномерного распределения поглощающего вещества в пучке света (в кювете).

Пропорциональность зависимости нарушается также при чрезвычайно большой интенсивности падающего на вещество излучения (лазерная электроскопия), когда значительная часть молекул вещества оказывается в возбужденных состояниях, и заселенность основного состояния, с которого происходят абсорбционные переходы, не соответствует концентрации вещества в растворе.

2) Инструментальные причины. Очевидной инструментальной причиной отклонений от закона Бугера может быть нелинейная зависимость показаний прибора от интенсивности излучения (нелинейная энергетическая характеристика приемника излучения).

Наиболее частой инструментальной причиной кажущихся отклонений от закона Бугера является немонохроматичность падающего на образец излучения. В общем случае увеличение ширины щели спектрального прибора h, а следовательно, и спектрального интервала, выделяемого при этом S=, приводит к уменьшению измеряемых в области максимумом полос значений D и . Для того, чтобы избежать этих отклонений, необходимо, чтобы спектральная ширина щели S была меньше полуширины исследуемой полосы .

Помимо конечной ширины щели, немонохроматичность излучения может быть вызвана присутствием рассеянного света. К рассеянию света приводят, например, дефекты в призмах, зеркалах и дифракционных решетках, пыль на оптических деталях и т.п. длины волн рассеянного излучения не ограничены каким-либо интервалом, и интенсивность рассеянного излучения мало зависит от длины волн.

Уровень рассеянного излучения характеризуют величиной:

, (4)

где Ip и Im – интенсивность рассеянного и монохроматического (полезного) излучения.

Так как Ip мало зависит от длины волны, величина особенно велика в тех областях спектра, где мала интенсивность источника излучения, т.е. мало Im. Это особенно характерно для дальней УФ-области (190-220нм).

В присутствии рассеянного излучения измеряемое значение коэффициента пропускания равно

, (5)

где Т и Тр – коэффициент пропускания монохроматического и рассеянного излучения.

Из (4) и (5) следует выражение для погрешности, вносимой в измерение коэффициента пропускания вследствие рассеяния:

(6)

Анализ уравнения (6) показывает, что с уменьшением Т (увеличением D) погрешность возрастает. При Тр Т – к увеличению измеряемого значения коэффициента пропускания по сравнению с истинным.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить серию водных стандартных растворов окрашенного соединения (концентрация

2. Зарегистрировать спектр поглощения одного из них в области (300-1000) нм.

3. Определить — длину волны, соответствующую максимальному значению оптической плотности ().

4. Измерить оптическую плотность для всех растворов при заданной толщине кювет и построить график зависимости =f(c).

5. Измерить оптическую плотность для каждого раствора, используя кюветы различной толщины. Построить график зависимости =f(l).

6. Сделать вывод о наличии или отсутствии отклонений от закона Бугера-Ламберта-Бера.

7. Графически определить коэффициент экстинкции анализируемого вещества.

8. Рассчитать среднеквадратичную ошибку в измерении по формуле:

,

где — среднее значение коэффициента экстинкции;

m – число измерений.

Примечание. Измерение оптической плотности растворов проводить относительно растворителя, т.е. в канал сравнения помещать кювету с водой.

vunivere.ru

БУГЕ́РА – ЛА́МБЕРТА – БЕ́РА ЗАКО́Н

  • В книжной версии

    Том 4. Москва, 2006, стр. 287-288

    Скопировать библиографическую ссылку:

    БУГЕ́ РА – Л А́ МБЕРТА – Б Е́РА ЗАКО́Н, оп­ре­де­ля­ет ос­лаб­ле­ние ин­тен­сив­но­сти пуч­ка мо­но­хро­ма­тического све­та при его про­хо­ж­де­нии че­рез по­гло­щаю­щую сре­ду (час­то на­зы­ва­ют за­ко­ном Бу­ге­ра). Пу­чок све­та ин­тен­сив­но­стью $I_0$ при про­хо­ж­де­нии че­рез слой по­гло­щаю­ще­го ве­ще­ст­ва тол­щи­ной $l$ ос­лаб­ля­ет­ся до ин­тен­сив­но­сти $I = I_0 exp(-k_<\lambda>l),\:k_<\lambda>$ – по­ка­за­тель по­гло­ще­ния, раз­лич­ный для раз­ных длин волн. Закон экс­пе­ри­мен­таль­но ус­та­нов­лен в 1729 П. Бу­ге­ром , в 1760 тео­ре­ти­че­ски обос­но­ван И. Г. Лам­бер­том при про­стых пред­по­ло­же­ни­ях: от­но­си­тель­ное из­ме­не­ние ин­тен­сив­но­сти све­та $dI/I$ при про­хо­ж­де­нии слоя ве­ще­ст­ва тол­щи­ной $z$ оп­ре­де­ля­ет­ся урав­не­ни­ем $dI/I = -k_<\lambda>z$. Ре­ше­ни­ем это­го урав­не­ния и яв­ля­ет­ся Б.–Л.–Б. з. Фи­зич. смысл за­ко­на за­клю­ча­ет­ся в не­за­ви­си­мо­сти по­гло­ще­ния (по­те­ри фо­то­нов) от ин­тен­сив­но­сти све­та, про­хо­дя­ще­го че­рез ве­ще­ст­во. Од­на­ко при очень боль­ших ин­тен­сив­но­стях све­та (сфо­ку­си­ро­ван­ное им­пульс­ное из­лу­че­ние ла­зе­ра) за­кон мо­жет на­ру­шать­ся, $k_<\lambda>$ ста­но­вит­ся за­ви­ся­щим от ин­тен­сив­но­сти (см. Мно­го­фо­тон­ное по­гло­ще­ние све­та , Са­мо­ин­ду­ци­ро­ван­ная про­зрач­ность ).

    bigenc.ru

    Закон Бугера – Ламберта — Беера;

    T = 10 — ε ּ c ּ l

    Если в системе имеется более одного вещества, закон Бугера-Ламберта-Беера приобретает следующий вид:

    где индексы относятся к веществам 1, 2 и 3.

    Закон Бугера-Ламберта-Беера предполагает, что вероятность поглощения света пропорциональна числу столкновений квантов с молекулами, причем принимается, что при всех концентрациях взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало. Если имеются ассоциации молекул, то закон не соблюдается. Не соблюдается он и в тех случаях, когда вещество освещают излучением довольно широкого диапазона длин волн, а молярный коэффициент поглощения в этом диапазоне изменяется, из чего следует, что всегда надо проверять, подчиняется ли система этому закону. При высоких значениях оптической плотности А реальные системы не подчиняются закону Бугера-Ламберта-Беера, т.е. этот закон описывает поглощение света системой с низкой оптической плотностью.

    Оптическая плотность будет линейной функцией молярности (см. рисунок 1.1) при постоянной длине оптического пути лишь в том случае, когда раствор достаточно разбавлен, в котором ближайшее окружение молекул растворенного вещества практически состоит только из молекул растворителя. Если растворенные молекулы имеют тенденцию агрегировать друг с другом, то диапазон концентраций, внутри которого выполняется закон, крайне мал, т.к. образующиеся ассоциаты могут вызвать рассеяние падающего излучения. Кажущиеся отклонения от закона могут быть вызваны несовершенством используемого прибора, т.к. закон был выведен для монохроматического излучения. А большинство приборов имеют источники излучения, которые дают излучение в более или менее широком спектральном интервале.

    Используя комбинацию фильтров, призм и дифракционных решеток, можно выделить излучение определенной длины волны и исключить излучение других длин волн из луча, падающего на образец. Однако невозможно добиться абсолютно монохромного излучения. Пучок света, как правило, содержит некоторое количество паразитного света, длины волн которого отличаются от требуемой. Одним из важнейших факторов качества спектрофотометров является количество паразитного света, проходящего через образец. Отклонения от закона Бугера-Ламберта-Беера, вызванные присутствием паразитного света, увеличиваются с ростом концентрации образца.

    Таким образом, причины отклонения от закона Бугера –Ламберта-Беера следующие:

    1. в спектрофотометрах происходит не монохроматическое излучение, а некоторый диапазон длин волн, зависящий от ширины щели и дисперсии оптики. Показатель поглощения ε зависит от длины волны – если он сильно меняется в диапазоне длин волн, выделяемых щелью, то закон не соблюдается

    2. источником отклонения могут быть различные типы рассеяния энергии излучения, например, флюоресценция

    3. при больших концентрациях вещества могут возникать ассоциации молекул и наблюдаться взаимное влияние молекул на их поглощательную способность. Это также приводит к отклонению от закона.

    Основная литература (1осн. [22-25])

    Контрольные вопросы

    1. Три стадии фотохимических реакций

    2. Понятие «эйнштейн» и определение его величины (привести формулу)

    3. Определение закона Бугера-Ламберта-Беера.

    4. Математическое выражение закона Бугера-Ламберта-Беера.

    5. Закон Бугера-Ламберта-Беера для системы с несколькими веществами.

    6. Условия соблюдения закона Бугера-Ламберта-Беера.

    7. Определение понятий «оптическая плотность», «пропускание»

    8. Причины отклонения от закона Бугера-Ламберта-Беера.

    9. Понятие «паразитного света».

    Лекции №3. Основной закон фотохимии. Квантовый выход фотохимической реакции

    studopedia.su

    Еще по теме:

    • Наследование rh фактора Наследование групп крови. Наследование резус-фактора. Резус-конфликт. Система АВ0.Впервые антигенные различия эритроцитов человека были выявлены в 1900 г. К. Ландштейнером. Группы крови системы АВ0 («а», «б», «ноль») контролируются одним аутосомным […]
    • Правило 89 еэк Правила ЕЭК ООН N 89 "Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения: I. Транспортных средств в отношении ограничения их максимальной скорости или их регулируемой функции ограничения скорости II. Транспортных средств в отношении […]
    • Кресло для машины детское правила Кресло для машины детское правила Получите квалифицированную помощь прямо сейчас! Наши адвокаты проконсультируют вас по любым вопросам вне очереди. Перевозки детей в автомобильных креслах В ПДД нет ограничения, до скольки лет дети должны ездить в […]
    • Закон волгоградской области о транспортном налоге на 2018 год Транспортный налог в Волгоградской области в 2018-2017 г. Порядок, ставки и сроки уплаты транспортного налога в Волгоградской области на 2017-2018 г. установлены Законом Волгоградской области от 11.11.2002 № 750-ОД «О транспортном налоге» (с […]
    • Дополнительное единовременное пособие гражданам достигшим 30 лет Пособия и выплаты в связи с беременностью и рождением ребенка Информация актуализирована на 2018 год НОВОЕ: Ежемесячная финансовая помощь при рождении первого ребенка в течение 1,5 лет (федеральные выплаты) Если семья обратится за выплатой в 2018 […]
    • Какие налоги у ип с сотрудниками Какие налоги у ип с сотрудниками Уведомление о переходе на УСН необходимо предоставить в ИФНС в течение 30 дней со дня регистрации ИП. Сдача отчетности в Инспекцию Федеральной налоговой службы (ИФНС): 1) Декларацию по УСН в срок не позднее 30 […]