Бугер-Ламберт-Бер заңы

мұндағы - түскен жарық толқынының интенсивтілігі,

- ерітіндіден өткен жарық толқынының интенсивтілігі,

k – жұту коэффициенті (әлсіреу), ол екі құраушыдан тұрады, шашырау мен жұту коэффициенттерінен: ,

С – зерттелетін заттың концентрациясы,

D – қабат қалыңдығы.

Кейде бұл заң былайша жазылады:

k и k^/ коэффициенттеріарасында мынадай байланыс бар:

Шамасы жарықты жұтатын заттың оптикалық тығыздығы деп аталады, ол кезкелген оң мәнге (0 ) ие болады, бірақ қазіргі кездегі құралдар тек -3 мәндерін өлшей алады.

(3) ; Осыдан k = D /Cd

Атынасы ортаның жарық өткізгіштігін не ортаның мөлдірлігін (жарықты шағылдыру мен шашырауды ескермейміз) сипаттайды, оның мәні 0-ден 1-ге дейінгі аралықта (0- 100 %-ға дейінгі аралықта) өзгереді.

Ерітіндінің жарықты жұтуы Бугер-Ламберт-Бер заңына бағынатын болса, онда ерітіндінің оптикалық тығыздығы ерітіндідегі заттың концентрациясына тура пропорционал болады. Бұл жағдайда оптикалық тығыздықтың концентрацияға байланысын көрсететін график координаталар жүйесінің бас нүктесінен басталған түзу түрінде өрнектеледі (сурет 3). Егер (1) қатынас орындалмаса, түзу сызықты байланыс бұзылады. Бугер-Ламберт-Бер заңынан:

1. Ерітінді арқылы өткен жарық күшінің ертінідіге түскен жарық күшіне қатынасы жарық күшінің абсолют шамасына байланысты емес.

2. Ерітінді қалыңдығы арифметикалық прогрессия бойынша артса, ерітінді арқылы өткен жарық күші геометриялық прогрессия бойынша кемиді.

Егер бір заттың екі ерітіндісінің концентрациялары, қалыңдықтары әртүрлі болып, жарықты бірдей жұтса, онда мына шарт орындалады: D1=D2

Біртекті ортада монохроматты жарықтың параллель шоғырының жұтылу заңын Н. Бугер тағайындаған:

Ортаның бірдей қалыңдықтағы әрбір келесі қабатында осы қабатқа түскен жарық толқыны энергиясы ағынының бірдей бөлігі жұтылады және ол ортаның абсолют шамасына байланысты болмайды.

Осы заң негізінде ортаның бетіне түскен жарық толқынының интенсивтілігі болса, қалыңдығы d болатын қабаттан өтетін жарық толқынының интенсивтілігін анықтауға болады. Ол үшін ортаның осы қабатынан х аралықта болатын dx қабатын белгілейік

(сурет1, а).

Интенсивтілігі болатын қабаттың жарықты жұтуы салдарынан -ң кемуі Бугер заңы бойынша және dx қабатының қалыңдығына байланысты:

мұндағы - пропорционалдық коэффициенті. Осы теңдеуді мына түрде жазуға болады:

. Осы теңдеуді шеше отырып

мынаны аламыз: , немесе

Сурет 1.қалыңдығы x = d қабат үшін

Жарық өтетін қабаттың қалыңдығына байланысты жарықтың интенсивтілігінің өзгеру графигі сурет 1,б көрсетілген (экспоненциалды қисық).

Пропорционалдық коэффициент ( ) жұту көрсеткіші деп аталады және ол заттың жұту қабілетін білдіреді. Ол заттың табиғатына, күйіне, жарықтың жиілігіне ( толқын ұзындығына) байланысты. Металдарда жұту көрсеткіші өте жоғары (сурет 2,а). Бұл металдарда еріксіз тербелістері оңай қозатын және едәуір амплитудасы болатын бос электрондардың болуымен түсіндіріледі. Металдың бетіне түскен жарық толқыны өзінің энергиясын тез шығындайды, сол себепті біршама аз тереңдікке өтеді.

Ал диэлектриктерде жұту көрсеткіші жоғары емес, бірақ оларда белгілі бір толқын ұзындығы интервалында жарықтың селективті жұтылуы байқалады, осы кезде жұту көрсеткіші кенет артады (сурет 2,б). Бұл диэлектриктерде бос (еркін) электрондардың болмайтындығымен байланысты, ал жарықтың едәуір жұтылуы тек резонансты тербелістер кезінде болады, яғни жарық толқынының жиілігі диэлектриктер электрондарының меншікті тербеліс жиілігіне жуық болғанда. Бұл құбылыс мысалы, атомдық күйдегі газдардың сызықты жұтылу спектрінің болуын түсіндіреді.

Сурет 2. Фотометрлік талдау әдісі біртекті ортаның электромагнитті сәулелерді таңдап жұтуына негізделген. Әрбір біртекті орта белгілі толқын ұзындықтағы сәулелерді таңдап жұтуға қабілетті. Фотометрлік талдау әдісі қолданылатын аппаратураларға байланысты фотоколориметрлік және спектрофотометрлікдеп бөлінеді.

Фотоколориметрлік әдісте түсті ерітінділердің жарықты жұтуы анықталады, бұл әдіс көбінесе ерітінділер концентрациясын анықтауда қолданылады және жарық сүзгіштер қолданылады, аппаратураның (күрделі емес аппаратура) өлшеу дәлдігі ( %).

Спектрофотометрлік әдісте аса күрделі құралдар- спектрофотометрлер қолданылады. Осындай құралдар түсті де, түссіз де қосылыстарды талдауға мүмкіндік береді. Бұл әдістек қана Бугер- Ламберт- Бер заңы жұту коэффициентінің зерттелуші заттардың концентрациясына тәуелсіздігі заңдылығы толығымен орындалғанда қолданылады.

Ерітіндідегі қандайда болмасын бір заттың концентрациясын анықтауға арналған сандық абсорбциялық талдау екі әдіске бөлінеді:

1. Графикті калибрлеу әдісі.

2. Салыстыру әдісі.