Wstęp teoretyczny 68

Zależność natężenia promieniowania elektromagnetycznego od częstości lub długości fali nazywamy widmem tego promieniowania. Widmo promieniowania, obejmujące zakres długości fal od ultrafioletu poprzez przedział widzialny do podczerwieni, nazywane jest widmem optycznym. W widmie optycznym wyróżniamy widma emisyjne i widma absorpcyjne.

Widmo absorpcji określa zależność pomiędzy ilością promieniowania absorbowanego a długością fali. W obszarze widzialnym może mieć postać ciemnych prążków lub pasm na tle ciągłego widma emisyjnego.

Widma absorpcyjne powstały wskutek rozszczepienia światła białego po przeniknięciu przez (pół)przezroczystą substancję. Na widmie otrzymujemy ciemne smugi, które służą w tym przypadku do badania składu przenikanej substancji. Po rozszczepieniu ukazuje się widmo seryjne (szereg równoległych linii o różnych barwach).Gazy o cząsteczkach wieloatomowych tworzą widma pasmowe, składające się z szeregu linii, zagęszczających się w pobliżu głowicy pasma. Każdy gaz posiada swoje charakterystyczne widmo. Stąd łatwo można go zidentyfikować za pomocą spektroskopu. Położenie kolorów na widmie zależy od długości fali danego koloru światła

Spektrofotometr - w analizie spektralnej absorpcyjnej aparat do pomiaru przepuszczalności lub absorpcji promieniowania przy określonej długości fali.

Wyróżniamy następujące elementy budowy:

• źródło promieniowania - np. lampy: wodorowa lub deuterowa dla zakresu UV, wolframowa lub halogenowa dla zakresu VIS;

• monochromator - jego zadaniem jest rozszczepienie promieniowania polichromatycznego emitowanego przez źródło promieniowania i wyodrębnienie wąskiego zakresu długości fali. Zbudowany jest z kolimatorów (układów przesłon służących do uzyskania równoległej wiązki promieniowania) na wejściu i wyjściu oraz pryzmatu lub siatki dyfrakcyjnej zastosowanych do rozszczepienia światła.

• kuweta pomiarowa - specjalne naczynie zawierające roztwór badany lub odnośnik. W zależności od warunków pomiarowych może być szklana , kwarcowa lub z tworzyw sztucznych. Długość drogi optycznej waha się zwykle od 5 do 100 mm;

• detektor - przetwarza energię padającego promieniowania elektromagnetycznego na energię elektryczną. (Sygnał elektryczny jest proporcjonalny do odbieranego sygnału optycznego.) Funkcję tę spełnia fotokomórka, fotopowielacz, fotoopornik lub fotodioda.

• układ pomiarowy (rejestrator) - galwanometr lub mikroprocesor. Obecnie jest to zazwyczaj ten ostatni. Komputery pozwalające na rejestrację i matematyczną obróbkę danych wymagają specjalnego oprogramowania.

Filtry barwne są to urządzenia optyczne, o selektywnym widmie transmisji światła, służące do wydzielenia promieniowania o określonym przedziale długości fal. filtr przepuszczający światło zielone, pochłania intensywnie światło czerwone i niebieskie, a filtr przeźroczysty dla światła czerwonego pochłania światło niebieskie, zielone i żółte. To, jakie części widma są pochłaniane przez filtr zależy od rodzaju cząsteczek chemicznych zawartych w filtrze. Pochłanianie energii fal świetlnych przez cząsteczki chemiczne jest najsilniejsze, gdy częstość drgań fali świetlnej ν,, która jest związana z długością fali λ i prędkością światła w próżni c, wzorem: