- •Министерство образования и науки Республики Казахстан Казахский национальный технический университет имени к.И.Сатпаева
- •Фотохимия светочувствительных материалов
- •Алматы 2010
- •1. Учебная программа дисциплины – Syllabus
- •Выписка из учебного плана
- •1.5 Краткое описание
- •Виды заданий и сроки их выполнения
- •Список литературы Основная:
- •1.8 Контроль и оценка знаний
- •Календарный график сдачи всех видов контроля
- •2. Содержание Активного раздаточного материала
- •2.1 Тематический план курса
- •2.2 Конспект лекционных занятий
- •Закон Бугера-Ламберта-Беера
- •- Закон Бугера – Ламберта - Беера
- •3.1. Основной закон фотохимии
- •3.2. Квантовый выход фотохимической реакции
- •Лекции №6 Первичные фотофизические процессы в молекулах
- •9.1. Теория скрытого изображения
- •9.2. Механизм действия химических сенсибилизаторов
- •9.3. Оптическая сенсибилизация
- •Для массового потребителя
- •2.3 Планы лабораторных занятий
- •2.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (срсп)
- •2.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (срс)
- •Рекомендуемая литература
- •2.7 Тестовые задания для самоконтроля с указанием ключей правильных ответов:
- •2.8 Перечень экзаменационных вопросов по пройденному курсу:
- •Глоссарий
- •Выходные сведения
Закон Бугера-Ламберта-Беера
Для количественных измерений поглощения монохроматического излучения ансамблем молекул используют приборы, построенные по схеме:
I0 I
Образец I0>I
Падающее излучение определенной волны имеет интенсивность I0. Единицей для измерения излучения может служить число фотонов, проходящих в течение секунды через единицу площади поперечного сечения образца, перпендикулярной направлению распространения излучения. В результате того, что часть молекул ансамбля поглощает излучение данной длины волны, интенсивность этого излучения после прохождения через образец будет уменьшена до величиныI. Примем, что поглощающие молекулы одинаковы и распределены равномерно по всему объему образца. Поскольку все молекулы и все фотоны одинаковы, естественно предположить, что вероятность поглощения фотонов молекулами при всех столкновениях будет одинаковой. Примем также, что уменьшение интенсивности происходит за счет столкновений с группами только идентичных молекул. Это означает отсутствие уменьшения интенсивности за счет взаимодействия излучения с растворителем или носителем образца.
Принимая во внимание вышеназванные допущения, можно получит два основных закона поглощения, подтверждаемых опытом:
Каждый тонкий слой постояннойтолщины внутри однородной окрашенной среды поглощаетопределеннуюдолю входящего в него потока монохроматической радиации – закон Бугера (1729 г.) – Ламберта (1760 г.).
Поглощение данным тонким слоем пропорциональночислу окрашенных молекул, в нем содержащихся, а, следовательно, также числу их в единице объема среды, т.е. ихконцентрации– закон Беера (1852 г.)
Для бесконечно малого элемента объема образца с толщиной drи площадью, перпендикулярной распространению излучения,dA, бесконечно малое изменение интенсивности равноdI. Поскольку некоторое число фотонов поглощается молекулами, находящимися в элементе объема, интенсивность излучения может только уменьшаться, т.е. величинаdIбудет отрицательной. Интенсивность излучения выражается числом фотонов, проходящих за 1 с через единицу площади, поэтому число фотонов, поглощенных в 1 с молекулами этого элемента объема будет равно –dIּdA. Если обозначить вероятность поглощения фотонов при столкновении его с молекулой заW, то –dIּdA=Wּ n, гдеn– число столкновений в элементе объема за 1 с, которое пропорционально произведению числа молекул в единице объема на число фотонов, проходящих в 1 с через единицу площади, т.е. на интенсивность излученияI.
Обозначив константу пропорциональности через δ, получаем – dIּdA=Wּ nּ δ ּ (число молекул). Число молекул в элементе объема равно произведению числа молекул в единице объема (обозначим заn’) на величину элемента объема, равнуюdAdr.
Объединив эти выражения получаем:
– dIּdA=Wּ δ ּIּ n'dAּdr
Данное уравнение есть математическое выражение закона Бугера-Ламберта-Беера для бесконечно малого элемента объема образца.
Для макроскопических образцов после интегрирования уравнения, этот закон приобретает следующий вид:
lg I/I0 = ε ּ c ּ l , где
l– длина оптического пути (см)
c– молярность или концентрация светопоглощающего вещества (моль/л)
ε– молярный коэффициент поглощения (экстинции) (л/ (моль см)
I– интенсивность излучения, прошедшего через слой толщинойl
I0 – интенсивность света, упавшего на систему.
Отношение I/I0называетсяпропусканиеми обозначается Т, а логарифм пропускания, взятый с обратным знаком называется поглощением илиоптической плотностью А Итак,
-lg T = A = ε ּ c ּ l