Основные закономерности светопоглощения

При прохождении через слой вещества (раствора) светового потока с интенсивностью I _о его интенсивность в результате поглощения в окрашенном растворе уменьшается до значения I. Интенсивности падающего светового потока I _о и светового потока I, прошедшего через раствор, можно определить экспериментально.

Связь между интенсивностями световых потоков I _о и I устанавливается законом Бугера – Ламберта, согласно которому однородные слои одного и того же вещества одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающей на них световой энергии (при постоянной концентрации растворенного вещества).

Характер и величина поглощения света зависят от природы вещества и его концентрации в растворе. Эта зависимость определяется законом Бугера – Ламбера - Бера.

Математически этот закон выражается уравнением:

I = I _о10^{– ε · C · l} ,

где I – интенсивность прошедшего через раствор света;

I_о – интенсивность падающего на раствор света;

l –толщина светопоглощающего слоя, см;

С – молярная концентрация раствора, моль/л (М);

ε – молярный коэффициент светопоглощения, const для конкретного соединения. Он показывает, чему равна оптическая плотность 1М раствора при толщине слоя в 1 см.

Отношение

называют пропусканием; его значения могут изменяться от 0 до 1. Часто эту величину выражают в процентах. Если величина Т отнесена к толщине слоя в 1 см, то ее называют коэффициентом пропускания.

Десятичный логарифм величины, обратной пропусканию, носит название оптической плотности (D)

.

Связь между концентрацией светопоглощающего раствора и его оптической плотностью D выражается законом Бера, согласно которому оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества при постоянной толщине слоя:

.

Как видно из уравнения, оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации светопоглощающего вещества в растворе и толщине слоя раствора. Другими словами, при определённой толщине слоя раствора оптическая плотность будет тем больше, чем больше концентрация вещества в растворе. Отсюда следует, что, определяя оптическую плотность раствора, мы можем напрямую определять концентрацию вещества в растворе. При помощи современной техники оптическая плотность может быть измерена очень точно. Увеличивая толщину слоя l можно измерять очень малые концентрации веществ.