|
Amaliy mashg’ulot – 9
Mavzu: Yorug‘likning yutilishidagi qo‘zg‘aluvchanlik. Yorug‘likning yutilish qonunlari. Yutilish va nurlanish spektrlari, ularni o‘lchash va qo‘llanish. Fotokalorimetr va spektrofotometr kurilmalar.
Yorug'likning yutilishi moddaning atomlari va molekulalari bilan o'zaro ta'siri tufayli moddadan o'tayotganda yorug'lik intensivligining pasayishi. Yorug'lik to'lqinining elektromagnit maydoni qo'shimcha ravishda qo'zg'atadi. energiya sarflanadigan moddaning elektronlari va ionlarining tebranishlari. Qisman, u ikkilamchi elektromagnit nurlanish shaklida qaytadi. Kvant nazariyasi nuqtai nazaridan nurlanishni yutuvchi atomlar va molekulalardagi elektronlarning past energiya darajasidan yuqori darajaga o'tishi bilan bog'liq. Yerga yoki pastki qo'zg'aluvchan holatga teskari o'tish fotonning emissiyasi bilan yoki radiatsiyaviy bo'lmagan yoki kombinatsiyalangan tarzda amalga oshirilishi mumkin va teskari o'tish usuli yutilgan yorug'lik energiyasini energiyaning qaysi shakliga aniqlaydi.
Odatda yorug'lik intensivligi I moddada o'tgan l masofani ko'rsatkich qonuniga ko'ra ortishi bilan kamayadi: I=I0e–al, bu erda I0 - yorug'likning boshlang'ich intensivligi, a - yutilish ko'rsatkichi, shaffofligiga bog'liq. vosita. Bu qonun 1729 yilda P. Buger tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi va 1760 yilda I. Lambert tomonidan nazariy jihatdan olingan. Yutish ko'rsatkichi a ning yorug'likning to'lqin uzunligi l ga bog'liqligi moddaning yutilish spektri deyiladi. Izolyatsiya qilingan atomlarning (masalan, kam uchraydigan gazlar atomlari) yutilish spektri tor spektral chiziqlardan iborat, ya'ni yutilish ko'rsatkichi a faqat xos chastotalarga mos keladigan ma'lum tor to'lqin uzunligi diapazonlarida (kengligi 0,1-1 nm) nolga teng emas. atomlar ichidagi elektronlarning tebranishlari. Molekulalardagi atomlarning tebranishlari bilan aniqlanadigan molekulyar yutilish spektri yutilish zonalaridan iborat (kengligi 10 nm - 10 mkm). Qattiq jismlarning yutilishi odatda a ning katta qiymatiga ega bo'lgan juda keng to'lqin uzunliklari (10-100 mkm) bilan tavsiflanadi. Sifat jihatdan, bu kondensatorlarda ekanligi bilan izohlanadi. Ommaviy axborot vositalarida zarralar orasidagi kuchli o'zaro ta'sir yorug'lik tomonidan chiqarilgan energiyaning ularning biridan butun zarralar jamoasiga tez o'tishiga olib keladi. Bu zarralarning barchasi bir oz farqli chastotalarda chiqaradi, bu esa keng spektrga olib keladi.
O'tkazuvchi vositalarda (metall, plazma), yorug'lik vositalari bilan o'zaro ta'sir qilish. daraja erkin elektronlar tomonidan aniqlanadi, shuning uchun a muhitning elektr o'tkazuvchanligiga bog'liq. P. s. o'tkazuvchi vositalarda ulardagi yorug'lik tarqalishining barcha jarayonlariga kuchli ta'sir qiladi; rasmiy ravishda, bu a ni o'z ichiga olgan atama muhitning murakkab sindirish ko'rsatkichi ifodasiga kirishi bilan hisobga olinadi. Tushgan yorug'lik to'lqini yupqa (taxminan 10 nm) qatlamda deyarli butunlay so'riladi; uning energiyasi elektron plazmaning harakat energiyasiga aylanadi. Harakatlanuvchi elektronlar nurlanadi, buning natijasida energiyaning 99% gacha olib ketuvchi aks ettirilgan to'lqin hosil bo'ladi (batafsilroq, Metall optika maqolasiga qarang). Biroq, oltin folga qatlamini yorug'likni qisman o'tkazadigan darajada nozik qilish mumkin. Shisha yoki boshqa shaffof substratga yupqa kumush qatlamini sepish ham mumkin va bu qisman o'tkazuvchi (taxminan 30%) va qisman aks ettiruvchi (taxminan 30%) qoplama bo'lib, nurni ajratuvchi sifatida ishlatiladi. Qolgan ≈40% yorug'lik so'riladi.
Yorug'lik deyarli yutmaydigan erituvchida erigan moddaning molekulalari yoki gaz molekulalari tomonidan so'rilsa, a ko'rsatkichi yorug'lik to'lqini yo'lining birlik uzunligidagi yutuvchi molekulalar soniga proportsional bo'lib chiqadi yoki, bir xil bo'lib, o'tadigan yorug'lik bilan to'ldirilgan hajm birligiga, ya'ni erigan moddaning kontsentratsiyasi C ga proportsionaldir (nemis olimi A. Behr, 1852 yil). Haqiqiy gazlar va eritmalarda bu har doim ham shunday emas.
Yutish spektrlari shu qadar individual bo'lishi mumkinki, ular kimyoviy moddalarni samarali nazorat qila oladi. eritmalar tarkibi. Masalan, alkogolli mahsulotlarning haqiqiyligini tekshirishning adekvat usuli nafaqat ishlab chiqaruvchilar uchun, balki uzum o'sadigan tuproq uchun ham individual bo'lgan yutilish spektrlarini o'lchashdir.
Yuqori yorug'lik intensivligida chiziqli bo'lmagan effektlar paydo bo'la boshlaydi, a yorug'lik intensivligining funksiyasiga aylanadi va Buger qonuni buziladi (nochiziqli PS). Bunday effektlar bir vaqtning o'zida bir nechta fotonlarning yutilishi bilan ham sodir bo'lishi mumkin. Bunday holda, o'zgaruvchan foton oqimining intensivligi barqarorlashadi; Fotonlarni dastlabki nurdan ajratib olish juft (ikki fotonli yutilish), triplet va boshqalarda sodir bo'lishi mumkin. Nurning yupqalanishi eng yuqori foton kontsentratsiyasi bo'lgan joylarda, ya'ni intensivlikning fluktuatsion portlashlarida sodir bo'ladi. Natijada, portlashlar tekislanadi va foton oqimi yanada muntazam bo'ladi. Bunday nochiziqli jarayonlarda foton tebranishlarini bostirish samaradorligi yuqori emas, ammo ular foton shovqinini hatto ideal lazerning shovqin darajasidan ham kamaytirishga imkon beradi, bu ayniqsa o'ta aniq optik o'lchovlarda muhimdir.
Qarama-qarshi jarayon - chiziqli bo'lmagan to'yinganlik effekti, bu yutuvchi zarralarning juda katta qismi qo'zg'aluvchan holatga o'tib, nisbatan uzoq vaqt davomida yorug'likni yutish qobiliyatini yo'qotishi bilan bog'liq bo'lib, u sezilarli darajada o'zgaradi. PS ning tabiati. muhit. Yorug'lik ta'sirida moddaning deyarli barcha elektronlari qo'zg'aluvchan holatga o'tganda va yutuvchi zarralar bo'lmasa, deyiladi. muhitning ma'rifati - so'rilishning deyarli to'liq yo'qligi.
Agar populyatsiya inversiyasi yutuvchi muhitda sun'iy ravishda yaratilgan bo'lsa, u holda tushayotgan oqimdagi har bir foton o'zi tomonidan so'rilganidan ko'ra aynan bir xil fotonning emissiyasini induktsiya qilish ehtimoli kattaroqdir. Bunda chiqayotgan yorugʻlikning intensivligi tushayotgan yorugʻlikning intensivligidan oshib ketadi, yaʼni yorugʻlikning kuchayishi sodir boʻladi va yutilish koʻrsatkichi a manfiy boʻladi, shuning uchun bu hodisa manfiy P. s deb ataladi. Kvant generatorlari (lazerlar) va kvant kuchaytirgichlarining harakati unga asoslanadi.
Chiziqli bo'lmagan yutilish effektlari nafaqat yuqori nurlanish intensivligida namoyon bo'lishi mumkin. Masalan, o'zgaruvchan shaffoflik bilan quyosh ko'zoynaklarining o'z-o'zidan qorayishi uchun yorqin quyosh nuri etarli.
P. s. har xilda qoʻllaniladi fan va texnologiya sohalari. Ayniqsa, miqdoriy va sifatli kimyoviy moddalarning yuqori sezgir usullari unga asoslanadi. tahlil (xususan, yutilish spektral tahlil), spektrofotometriya, kolorimetriya va boshqalar Spektr turi P. s. kimyoviy bilan bog'lanishi mumkin materiyaning tuzilishi; Spektr shakliga ko'ra, shuningdek, metallardagi elektronlar harakatining tabiatini o'rganish, yarim o'tkazgichlarning tarmoqli tuzilishini aniqlash va hokazo.
Do'stlaringiz bilan baham: |
