OPTILINE TIHEDUS
tihedus D, ainekihi läbipaistmatuse mõõt valguskiirte suhtes. Võrdne kihile langeva kiirgusvoo F0 ja seda kihti läbiva neeldumise ja hajumise tulemusena nõrgenenud kiirgusvoo F0 suhte kümnendlogaritmiga: D lg (F0/F), vastasel juhul on O.p kihi logaritm. aine läbilaskvusteguri kihi pöördväärtus: D lg (1/t). (Mõnikord kasutatava naturaalop.-i definitsioonis asendatakse kümnendlogaritm lg naturaalsega ln.) Op.-i mõiste võttis kasutusele R. Bunsen, seda kasutatakse optilise kiirguse (valguse) sumbumise iseloomustamiseks aastal. erinevate ainete kihid ja kiled (värvid, lahused, värvilised ja piimaklaasid ja palju muud), valgusfiltrites ja muudes optilistes toodetes. Eriti laialdaselt kasutatakse O.P.-d arenenud fotokihtide kvantitatiivseks hindamiseks nii must-valges kui ka värvifotograafias, kus selle mõõtmise meetodid moodustavad omaette distsipliini – densitomeetria – sisu. Optilist kiirgust on mitut tüüpi, olenevalt langeva kiirguse iseloomust ja ülekantavate kiirgusvoogude mõõtmise meetodist (joonis).
Töösagedus sõltub algset voolu iseloomustavast sageduste hulgast n (lainepikkused l); selle väärtust ühe n-i piirjuhtumi korral nimetatakse monokromaatiliseks OP. Mittehajutava keskkonna kihi regulaarne (joonis , a) monokromaatiline OP (arvestamata kihi esi- ja tagapiirilt peegeldumise korrektsioone ) on võrdne 0,4343 k n l, kus k n on keskkonna loomulik neeldumisindeks, l on kihi paksus (k n l k cl on indeks Bouguer-Lambert-Beeri seaduse võrrandis; kui hajumist keskkonnas ei saa tähelepanuta jätta , k n asendatakse loomuliku sumbumise indeksiga). Mittereageerivate ainete segu või üksteise järel paiknevate ainete kogumi puhul on seda tüüpi läbipaistmatus aditiivne, st võrdub vastavalt üksikute ainete või üksikute ainete samade hägususte summaga. Sama kehtib ka tavalise mittemonokromaatilise kiirguse (kompleksse spektraalse koostisega kiirguse) puhul, kui tegemist on mitteselektiivse (n-st sõltumatu) neeldumisega. Tavaline mittemonokromaatiline Selektiivse neeldumisega kandjate komplekti O.P. on väiksem kui nende kandjate O.P. summa. (O. p. mõõtmise instrumentide kohta vt artikleid Densitomeeter, Mikrofotomeeter, Spektrozonaalne aerofotograafia, Spektrosensitomeeter, Spektrofotomeeter, Fotomeeter.)
Lit.: Gorokhovsky Yu. N., Levenberg T. M., Üldsensitomeetria. Teooria ja praktika, M., 1963; James T., Higgins J., Fotograafiaprotsessi teooria alused, tlk. inglise keelest, M., 1954.
L. N. Kaporsky.
Suur Nõukogude Entsüklopeedia, TSB. 2012
Vaata ka sõna tõlgendusi, sünonüüme, tähendusi ja seda, mis on OPTILINE TIHEDUS vene keeles sõnaraamatutes, entsüklopeediates ja teatmeteostes:
- OPTILINE TIHEDUS meditsiinilises mõttes:
suurus, mis iseloomustab valguse neeldumist aine kihis ja kujutab kiirgusvoo intensiivsuse suhte logaritmi enne ja pärast neelduva... - OPTILINE TIHEDUS
- OPTILINE TIHEDUS
aine läbipaistmatuse mõõt, mis on võrdne ainekihile langeva kiirgusvoo Fо ja edastatava kiirgusvoo F suhte kümnenda logaritmiga, nõrgestatud... - TIHEDUS autožargooni sõnastikus:
(tihedus) on kehamassi ja selle mahu suhe. Väljendatuna kg/dm3 või kg/m3. Helitugevus sõltub temperatuurist (... - TIHEDUS Suures entsüklopeedilises sõnastikus:
(?) aine ruumalaühiku mass. Konkreetse mahu pöördväärtus. Kahe aine tiheduse suhet nimetatakse suhteliseks tiheduseks (tavaliselt määratakse ainete tihedus ... - TIHEDUS
(r) füüsikaline suurus, mis määratakse homogeense aine massi järgi ruumalaühiku kohta. Heterogeense aine P. - massi ja ... - TIHEDUS Brockhausi ja Euphroni entsüklopeedilises sõnastikus:
Vee tihedus temperatuuril 4 °C = 1,000013 grammi sentimeetri kohta 3 Heterogeense P. aine puhul on keskmine kehaosa P. ... - TIHEDUS kaasaegses entsüklopeedilises sõnastikus:
- TIHEDUS entsüklopeedilises sõnastikus:
(r), aine mass mahuühiku kohta. SI tiheduse ühik on 1 kg/m3. Kahe aine tiheduse suhet nimetatakse suhteliseks tiheduseks (tavaliselt tiheduseks ... - TIHEDUS entsüklopeedilises sõnastikus:
, -i, w. 1. cm tihe. 2. Aine ruumalaühiku mass (spetsiaalne). P. vesi. II adj. tihe, oh, oh... - TIHEDUS
VOOLU TIHEDUS, üks peamisi. elektrilised omadused vool; võrdne elektriga laeng kandub 1 sekundiga läbi ühikulise pindala, mis on risti suunaga ... - TIHEDUS Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
RAHVUSTIHEDUS, konkreetse territooriumi asustusaste, püsielanike arv pindalaühiku kohta (tavaliselt 1 km 2). Kui kolm. ... - TIHEDUS Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
Juhusliku suuruse X TÕENÄOSUSE TIHEDUS, funktsioon p (x), nii et mis tahes a ja b korral on ebavõrdsuse tõenäosus ... - TIHEDUS Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
TIHEDUS (r), aine ruumalaühiku mass. Konkreetse mahu pöördväärtus. P. ja nende kahe vahelist suhet nimetatakse sugulane P. (tavaliselt P. in-in ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE PAKSUS, mahukoefitsiendi korrutis. valguse nõrgenemine keskkonna poolt geomil. valgusvihu teepikkus keskkonnas. Iseloomustab valguse sumbumist... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE VÕIMUS, läätse (läätsesüsteemi) murdumisvõimet iseloomustav väärtus; mõõdetuna dioptrites; O.S. fookuskauguse pöördväärtus ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE SIDE, side elektromagnetilise teel optilised vibratsioonid vahemikus (10 13 - 10 15 Hz), kasutades tavaliselt lasereid. OS süsteemid ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE TIHEDUS, aine läbipaistmatuse mõõt, mis on võrdne ainekihile langeva kiirgusvoo F 0 ja voo suhte kümnenda logaritmiga ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE AHJ, seade, milles kiirgusenergia s.l. Allikas, kasutades helkurite süsteemi, on fokuseeritud väikesele alale (tavaliselt läbim... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE TELG: kristall - suund kristallis, mida mööda valguse kiirus ei sõltu valguse polarisatsioonitasandi orientatsioonist. Valgus levib... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE PUMPAMINE, meetod intensiivse elektrimagnetismi mõjul aines populatsiooni inversiooni tekitamiseks. vajaliku kvantinversiooni sagedusest kõrgema sagedusega kiirgus... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE ASUKOHT, kaugete objektide tuvastamine, nende koordinaatide mõõtmine, aga ka kuju tuvastamine elektrimagnetite abil. optilised lained ulatus. Optiline ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE ISOMERISM, sama mis... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILISE TEE PIKKUS, valguskiire teepikkuse ja keskkonna murdumisnäitaja korrutis (tee, mida valgus liiguks samal ajal ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE ANISOTROOPIA, optilise erinevus keskkonna omadused sõltuvalt valguse levimissuunast selles ja selle valguse polarisatsioonist. O.a. ... - OPTILINE Suures vene entsüklopeedilises sõnastikus:
OPTILINE AKTIIVSUS, teatud ainete omadus põhjustada neid läbiva tasapinnalise polariseeritud valguse polarisatsioonitasandi pöörlemist. Optiliselt aktiivseid aineid on kahte tüüpi. ... - TIHEDUS Brockhausi ja Efroni entsüklopeedias:
(tihe, Dichtigkeit) ? sõna päritolu järgi näitab see aine teatud füüsikalist omadust, mille järgi ühikus sisalduv aine hulk ... - TIHEDUS täielikus aktsendiparadigmas Zaliznyaki järgi:
tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, tihedus, … - TIHEDUS vene ärisõnavara tesauruses:
Sün: paksus, ... - TIHEDUS venekeelses tesauruses:
Sün: paksus, ... - TIHEDUS vene sünonüümide sõnastikus:
Sün: paksus, ... - TIHEDUS Efremova uues vene keele seletavas sõnastikus:
1. g. Tähelepanu hajutamine nimisõna väärtuse järgi adj.: tihe. 2. g. Kehakaalu suhe selle... - TIHEDUS Lopatini vene keele sõnaraamatus:
tihedus,... - TIHEDUS vene keele täielikus õigekirjasõnaraamatus:
tihedus,... - TIHEDUS õigekirjasõnaraamatus:
tihedus,... - TIHEDUS Ožegovi vene keele sõnaraamatus:
aine mahuühiku mass Spec P. vesi. tihedus<= … - TIHEDUS TSB kaasaegses seletavas sõnastikus:
(?), aine ruumalaühiku mass. Konkreetse mahu pöördväärtus. Kahe aine tiheduse suhet nimetatakse suhteliseks tiheduseks (tavaliselt ainete tiheduseks ... - TIHEDUS Ušakovi vene keele seletavas sõnaraamatus:
tihedus, g. 1. ainult ühikud Tähelepanu hajutamine nimisõna tihedaks. Rahvastiku tihedus. Kanga tihedus. Õhu tihedus. Tulekahju tihedus (sõjaline). 2. Mass... - TIHEDUS Efraimi seletavas sõnastikus:
tihedus 1. g. Tähelepanu hajutamine nimisõna väärtuse järgi adj.: tihe. 2. g. Kehakaalu suhe selle... - TIHEDUS Efremova uues vene keele sõnaraamatus:
- TIHEDUS Suures kaasaegses vene keele seletavas sõnaraamatus:
I hajameelne nimisõna vastavalt adj. tihe II g. Kehakaalu suhe selle... - OPTILINE ANISOTROOPIA Suures entsüklopeedilises sõnastikus:
keskkonna optiliste omaduste erinevus sõltuvalt valguse levimissuunast selles ja selle valguse polarisatsioonist. Optiline anisotroopia väljendub... - OPTILINE AKTIIVSUS Suures entsüklopeedilises sõnastikus:
mõnede ainete omadus põhjustada neid läbiva tasapinnalise polariseeritud valguse polarisatsioonitasandi pöörlemist. Optiliselt aktiivseid aineid on kahte tüüpi. U... - NSV Liit. RSFSR, AUTONOOMSED VABARIIGID Suures Nõukogude Entsüklopeedias, TSB:
Baškiiri autonoomne Nõukogude Sotsialistlik Vabariik Baškiiria Autonoomne Nõukogude Sotsialistlik Vabariik (Baškiiria) moodustati 23. märtsil 1919. See asub Uuralites. Pindala 143,6 tuh km2. Rahvaarv 3833 tuhat... - REFRAKTSIOON (VALGUSE REFRAKTSIOON) Suures Nõukogude Entsüklopeedias, TSB:
valgus laiemas mõttes - sama mis valguse murdumine ehk valguskiirte suuna muutumine muutumisel...
Töö eesmärgiks on ainete kontsentratsiooni määramine kolorimeetrilisel meetodil.
I. Mõisted ja määratlused
Standardlahus (sr)- see on lahus, mis sisaldab ruumalaühiku kohta teatud kogust uuritavat ainet või selle keemilist analüütilist ekvivalenti (GOST 12.1.016 - 79).
Testlahus (ir) - see on lahendus, milles on vaja määrata uuritava aine või selle keemilise analüütilise ekvivalendi sisaldus (GOST 12.1.016 - 79).
Kalibreerimisskeem- signaali optilise tiheduse sõltuvuse graafiline väljendus uuritava aine kontsentratsioonist (GOST 12.1.016 - 79).
Suurim lubatud kontsentratsioon (MPC)) kahjulik aine - see on kontsentratsioon, mis igapäevase (v.a nädalavahetuse) töötamise korral 8-tunnise või muu tööajaga, kuid mitte üle 40-tunnise nädalas kogu töökogemuse jooksul ei saa põhjustada tänapäevaste uurimismeetoditega avastatud haigusi ega terviseprobleeme, tööprotsess või praeguse või järgnevate põlvkondade pikaajaline eluiga (GOST 12.1.016 - 79).
Kolorimeetria - See on läbipaistvas lahuses sisalduva iooni sisalduse kvantitatiivse analüüsi meetod, mis põhineb selle värvuse intensiivsuse mõõtmisel.
II. Teoreetiline osa
Kolorimeetriline analüüsimeetod põhineb kahe suuruse suhtel: lahuse kontsentratsioon ja selle optiline tihedus (värvusaste).
Lahuse värvuse võib põhjustada kas iooni enda olemasolu (MnO 4 -, Cr 2 O 7 2- ), ja värvilise ühendi tekkimine uuritava iooni keemilise interaktsiooni tulemusena reagendiga.
Näiteks nõrgavärviline Fe 3 ioon + annab tiotsüanaadiioonidega reageerides veripunase ühendi SCH -, vase ioon Cu 2+ moodustab helesinise kompleksiooni 2 + suhtlemisel ammoniaagi vesilahusega.
Lahuse värvus on tingitud teatud lainepikkusega valguskiirte selektiivsest neeldumisest: värviline lahus neelab neid kiiri, mille lainepikkus vastab komplementaarsele värvile. Näiteks: sinirohelist ja punast, sinist ja kollast nimetatakse komplementaarseteks värvideks.
Raudtiotsüanaadi lahus tundub punane, kuna neelab valdavalt rohelisi kiiri ( 5000Á) ja edastab punaseid; vastupidi, rohelist värvi lahus edastab rohelisi kiiri ja neelab punaseid.
Kolorimeetriline analüüsimeetod põhineb värviliste lahuste võimel neelata valgust lainepikkuste vahemikus ultraviolett-infrapunani. Imendumine sõltub aine omadustest ja selle kontsentratsioonist. Selle analüüsimeetodi puhul on uuritav aine osa valgust neelavast vesilahusest ja selle koguse määrab lahust läbiv valgusvoog. Need mõõtmised tehakse fotokolorimeetrite abil. Nende seadmete toime põhineb valgusvoo intensiivsuse muutumisel lahuse läbimisel, sõltuvalt kihi paksusest, värvusastmest ja kontsentratsioonist. Kontsentratsiooni mõõt on optiline tihedus (D). Mida suurem on aine kontsentratsioon lahuses, seda suurem on lahuse optiline tihedus ja väiksem valguse läbilaskvus Värvilise lahuse optiline tihedus on otseselt võrdeline aine kontsentratsiooniga lahuses. Seda tuleb mõõta lainepikkusel, mille juures uuritaval ainel on maksimaalne valguse neeldumine. See saavutatakse, valides lahuse jaoks valgusfiltrid ja küvetid.
Küvettide eelvalik tehakse visuaalselt vastavalt lahuse värviintensiivsusele. Kui lahus on intensiivse värvusega (tume), kasutage lühikese töölainepikkusega küvette. Nõrgavärviliste lahuste puhul on soovitatav kasutada pikema lainepikkusega küvette. Eelvalitud küvetti valatakse lahus, selle optilist tihedust mõõdetakse kiirte teel oleva valgusfiltri sisselülitamisega. Lahuste seeria mõõtmisel täidetakse küvett keskmise kontsentratsiooniga lahusega. Kui saadud optilise tiheduse väärtus on ligikaudu 0,3–0,5, valitakse see küvett selle lahusega töötamiseks. Kui optiline tihedus on suurem kui 0,5-0,6, võtke lühema töölainepikkusega küvett, kui optiline tihedus on alla 0,2-0,3, valige pikema töölainepikkusega küvett.
Mõõtmiste täpsust mõjutab suuresti küvettide tööservade puhtus. Töö ajal küvetid haaratakse kätega ainult mittetöötavatest servadest, ja pärast lahusega täitmist jälgige hoolikalt, et küvettide seintel ei oleks isegi väikseid õhumulle.
Seaduse järgi Bouguer-Lambert-Baer, neeldunud valguse osakaal sõltub lahuse kihi paksusest h, lahuse kontsentratsioon C ja langeva valguse intensiivsus I 0
kus ma - analüüsitavat lahust läbiva valguse intensiivsus;
I on langeva valguse intensiivsus;
h on lahuse kihi paksus;
C on lahuse kontsentratsioon;
Neeldumistegur on antud värvilise ühendi konstantne väärtus.
Võttes selle avaldise logaritmi, saame:
(2)
kus D on lahuse optiline tihedus ja iga aine konstantne väärtus.
Optiline tihedus D iseloomustab lahuse võimet neelata valgust.
Kui lahus ei neela valgust üldse, siis D = 0 ja I t =I, kuna avaldis (2) võrdub nulliga.
Kui lahendus neelab valguskiiri täielikult, siis D võrdub lõpmatusega ja I = 0, kuna avaldis (2) võrdub lõpmatusega.
Kui lahus neelab 90% langevast valgusest, siis D = 1 ja
I t =0,1, kuna avaldis (2) on võrdne ühega.
Täpsete kolorimeetriliste arvutuste jaoks ei tohiks optilise tiheduse muutus ületada vahemikku 0,1–1.
Kahe erineva kihi paksuse ja kontsentratsiooniga, kuid sama optilise tihedusega lahuse puhul võime kirjutada:
D = h 1 C 1 = h 2 C 2,
Kahe sama paksuse, kuid erineva kontsentratsiooniga lahuse puhul võime kirjutada:
D 1 = h 1 C 1 ja D 2 = h 2 C 2,
Nagu nähtub avaldistest (3) ja (4), on praktikas lahuse kontsentratsiooni määramiseks kolorimeetrilise meetodi abil vaja standardlahust, see tähendab teadaolevate parameetritega lahust. (C, D).
Määratlust saab teha mitmel viisil:
1. Test- ja standardlahuste optilist tihedust saate võrdsustada, muutes nende kontsentratsiooni või lahuse kihi paksust;
2. Saate mõõta nende lahuste optilist tihedust ja arvutada soovitud kontsentratsiooni avaldise (4) abil.
Esimese meetodi rakendamiseks kasutatakse spetsiaalseid seadmeid - kolorimeetreid. Need põhinevad läbiva valguse intensiivsuse visuaalsel hindamisel ja seetõttu on nende täpsus suhteliselt madal.
Teine meetod - optilise tiheduse mõõtmine - viiakse läbi palju täpsemate instrumentide - fotokolorimeetrite ja spektrofotomeetrite - abil ning just seda meetodit kasutatakse selles laboritöös.
Fotokolorimeetriga töötamisel kasutatakse sageli kalibreerimisgraafiku koostamise tehnikat: mõõdetakse mitme standardlahuse optilist tihedust ja konstrueeritakse graafik koordinaatides. D = f(C). Seejärel mõõdetakse uuritava lahuse optiline tihedus ja kalibreerimisgraafikult määratakse soovitud kontsentratsioon.
Võrrand Bouguer-Lambert-Baer See kehtib ainult monokromaatilise valguse kohta, nii et täpsed kolorimeetrilised mõõtmised tehakse valgusfiltrite abil - värviliste plaatidega, mis edastavad valguskiiri teatud lainepikkuste vahemikus. Tööks valige valgusfilter, mis tagab lahuse maksimaalse optilise tiheduse. Fotokolorimeetrile paigaldatud valgusfiltrid edastavad kiiri mitte rangelt määratletud lainepikkusega, vaid teatud piiratud vahemikus. Selle tulemusena ei ole fotokolorimeetri mõõtmisviga suurem kui ±3 % analüüdi kaalu kohta. Rangelt monokromaatilist valgust kasutatakse spetsiaalsetes seadmetes – spektrofotomeetrites, millel on suurem mõõtetäpsus.
Kolorimeetriliste mõõtmiste täpsus sõltub lahuse kontsentratsioonist, lisandite olemasolust, temperatuurist, lahuse keskkonna happesusest ja määramisajast. Selle meetodi abil saab analüüsida ainult lahjendatud lahuseid, st neid, millest sõltub D = f(C)-sirge.
Kontsentreeritud lahuste analüüsimisel need esmalt lahjendatakse ja soovitud kontsentratsiooni arvutamisel tehakse lahjenduse korrektsioon. Mõõtmistäpsus aga väheneb.
Lisandid võivad mõjutada mõõtmiste täpsust, tekitades lisatud reagendiga värvilise ühendi või takistades uuritava iooni värvilise ühendi moodustumist.
Kolorimeetrilise analüüsi meetodit kasutatakse praegu analüüside läbiviimiseks erinevates teadusvaldkondades. See võimaldab täpseid ja kiireid mõõtmisi, kasutades tühiseid ainekoguseid, mis ei ole mahulise või gravimeetrilise analüüsi jaoks piisavad.
Valgust läbilaskvaid ja neelavaid kehasid (v.a tuhm ja hägune meedium) iseloomustab optiline läbipaistvus θ, läbipaistmatus O ja optiline tihedus D.
Läbilaskvuse ja peegelduvuse asemel kasutatakse sageli optilist tihedust. D.
Fotograafias on optiline tihedus kõige tavalisem filtrite spektraalsete omaduste väljendamiseks ning negatiivide ja positiivide tumenemise (tumenemise) mõõtmiseks. Tiheduse väärtus sõltub järgmistest samaaegselt mõjuvatest teguritest: langeva valgusvoo struktuur (koonduvad, lahknevad, paralleelsed kiired või hajuv valgus) ja läbiva või peegeldunud valgusvoo struktuur (terviklik, korrapärane, hajuv).
Optiline tihedus D, ainekihi läbipaistmatuse mõõt valguskiirte suhtes. See võrdub kihile langeva kiirgusvoo F0 ja seda kihti läbiva neeldumise ja hajumise tulemusena nõrgenenud kiirgusvoo F0 suhte kümnenda logaritmiga: D = log (F0/F), vastasel juhul on optiline tihedus ainekihi läbilaskvusteguri pöördväärtuse logaritm: D = log (1/t).
Optilise tiheduse määramisel asendatakse kümnendlogaritm lg mõnikord naturaallogaritmiga ln.
Optilise tiheduse mõiste võttis kasutusele R. Bunsen; seda kasutatakse optilise kiirguse (valguse) sumbumise iseloomustamiseks erinevate ainete kihtides ja kiledes (värvid, lahused, värvilised ja piimjad klaasid jne), valgusfiltrites ja muudes optilistes toodetes.
Optilist tihedust kasutatakse eriti laialdaselt arenenud fotokihtide kvantitatiivseks hindamiseks nii mustvalges kui ka värvifotograafias, kus selle mõõtmise meetodid moodustavad omaette distsipliini – densitomeetria – sisu. Optilist tihedust on mitut tüüpi, sõltuvalt langeva kiirguse olemusest ja edastatud kiirgusvoogude mõõtmise meetodist.
Tihedus on erinev D valge valguse jaoks, ühevärviline Dλüksikute lainepikkuste jaoks ja tsooniline D-tsoonid, väljendades valgusvoo nõrgenemine spektri sinises, rohelises või punases tsoonis (D c 3, D 3 3 , D K 3).
Läbipaistva kandja tihedus(filtrid, negatiivid) määratakse läbivas valguses läbilaskevõime τ pöördarvu kümnenda logaritmiga:
D τ = log(1/τ) = -logτ
Pinna tihedus väljendatakse peegeldunud valguse suuruse järgi ja määratakse peegeldusteguri ρ kümnendlogaritmiga:
D ρ = log(1/ ρ ) = - logρ .
Tiheduse väärtus D = l nõrgendab valgust 10 korda.
Läbipaistvate kandjate optiliste tiheduste vahemik on praktiliselt piiramatu: alates täielikust valguse läbilaskvusest (D= 0), kuni see on täielikult imendunud (D = 6 või rohkem, nõrgeneb miljoneid kordi). Esemete pindade tihedusvahemikku piirab nende peegeldunud valguses pinnalt peegeldunud komponendi sisaldus suurusjärgus 4-1% (must trükivärv, must riie). Peaaegu piiravad tihedused D= 2.1...2.4 on musta sametise ja musta karvaga, mida piirab pinnal peegeldunud komponent suurusjärgus 0,6-0,3%.
Optiline tihedus on seotud lihtsate seostega valgust neelava aine kontsentratsiooniga ja vaadeldava objekti visuaalse tajumisega - selle kergusega, mis seletab selle parameetri laialdast kasutamist.
Asendades optilised koefitsiendid keskkonnale langevate (Ф 0) ja sealt väljuvate kiirgusvoogudega (Фτ või Фρ), saame avaldised
Mida rohkem valgust keskkond neelab, seda tumedam see on ja seda suurem on selle optiline tihedus nii läbivas kui ka peegeldunud valguses.
Optilist tihedust saab määrata valguskoefitsientide järgi. Sel juhul nimetatakse seda visuaalne.
Visuaalne tihedus läbiva valguse puhul on võrdne valguse läbilaskvuse pöördväärtuse logaritmiga:
Visuaalne tihedus peegeldunud valguses määratakse valemiga
Neutraalse halli optilise kandja jaoks. need. hallide filtrite, hallide skaalade, mustvalgete piltide puhul on optilised ja valguskoefitsiendid samad, seega on optilised tihedused samad:
Kui on teada, millisest tihedusest me räägime, indeks at D langetatud. Eespool kirjeldatud optilised tihedused – integraal, peegeldavad need muutusi valge (sega)kiirguse võimsusomadustes. Kui monokromaatilise kiirguse puhul mõõdetakse optilist tihedust, siis seda nimetatakse ühevärviline(spektraalne). See määratakse monokromaatsete kiirgusvoogude abil Fλ vastavalt valemile
Ülaltoodud valemites saab kiirgusvood Ф asendada valgusvoogudega F λ, mis tuleneb avaldisest
Seetõttu võime kirjutada:
Värvilise kandja puhul ei lange integreeritud optiline ja visuaalne tihedus kokku, kuna need arvutatakse erinevate valemite abil:
Läbipaistva substraadiga fotomaterjalide puhul määratakse optiline tihedus ilma substraadi ja säritamata emulsioonikihi tiheduseta pärast töötlemist, ühiselt nn. "null" tihedus või loori tihedus D 0.
Kahe või enama valgust neelava kihi (näiteks valgusfiltrite) optiline kogutihedus võrdub iga kihi (filtri) optiliste tiheduste summaga. Graafiliselt väljendatakse neeldumiskarakteristikut optilise tiheduse sõltuvuse kõver D valge valguse lainepikkusel λ, nm.
Optiline läbipaistvus Θ – 1 cm paksusele ainele iseloomulik, mis näitab, milline osa antud spektri kiirgusest paralleelsete kiirte kujul läbib seda suunda muutmata: Θ = Ф τ / Ф .
Optiline läbipaistvus ei ole seotud kiirguse ülekandega üldiselt, vaid sellega suunatud ülekanne, ning iseloomustab samaaegselt neeldumist ja hajumist. Näiteks mattklaas, mis on optiliselt läbipaistmatu, laseb läbi hajutatud valguse; UV-filtrid on nähtavale valgusele läbipaistvad ja UV-kiirgusele läbipaistmatud; Mustad IR-filtrid edastavad IR-kiirgust ega lase läbi nähtavat valgust.
Optiline läbipaistvus määratakse kiirguse optilises vahemikus olevate lainepikkuste spektraalse ülekandekõveraga. Valge valguse läätsede läbipaistvus suureneb, kui läätsedele kantakse peegeldusvastased katted. Atmosfääri läbipaistvus sõltub väikeste tolmu-, gaasi- ja veeauruosakeste olemasolust, mis heljuvad ja mõjutavad pildistamise ajal valgustuse olemust ja pildimustrit. Vee läbipaistvus sõltub erinevatest suspensioonidest, hägususest ja selle kihi paksusest.
Optiline läbipaistmatus O– langeva valgusvoo ja läbi kihi läbiva valgusvoo suhe – läbipaistvuse pöördväärtus: O = F/F τ= l/Θ. Läbipaistmatus võib varieeruda ühtsusest (täielik läbilaskvus) lõpmatuseni ja näitab, mitu korda valgus väheneb kihti läbides. Läbipaistmatus iseloomustab söötme tihedust. Üleminekut optilisele tihedusele väljendatakse läbipaistmatuse kümnendlogaritmiga:
D= log O = log (l/τ) = - log τ .
Spektrierinevused kehade vahel. Valgusvoo emissiooni ja neeldumise olemuse järgi erinevad kõik kehad BL-st ja jagunevad tinglikult selektiivseks ja halliks, mida eristavad selektiivne ja mitteselektiivne neeldumine, peegeldus ja läbilaskvus. Selektiivkehade hulka kuuluvad kromaatilised kehad, millel on teatud värv, samas kui hallide kehade hulka kuuluvad akromaatilised kehad. Mõistet "hall" iseloomustavad kaks tunnust: emissiooni ja neeldumise olemus BL-i suhtes ning igapäevaelus täheldatav pinna värv. Teist tunnust kasutatakse laialdaselt akromaatiliste kehade – valge, halli ja musta – värvi visuaalsel määramisel, peegeldades valge valguse spektrit vastavalt ühest nullini.
Halli korpuse valguse neeldumisaste on lähedane musta keha omale. Musta keha neeldumistegur on 1 ja halli keha oma on 1 lähedal ning samuti ei sõltu see kiirguse või neeldumise lainepikkusest. Hallide kehade spektris eralduva energia jaotus igal antud temperatuuril on sarnane musta keha energia jaotumisele samal temperatuuril, kuid kiirguse intensiivsus on mitu korda väiksem (joonis 23).
Mittehallide kehade puhul on neeldumine selektiivne ja sõltub lainepikkusest, seega peetakse neid halliks ainult teatud kitsastel lainepikkuse intervallidel, mille puhul neeldumistegur on ligikaudu konstantne. Spektri nähtavas piirkonnas on kivisöel halli keha omadused (α = 0,8)< сажа (α = 0,95) и платиновая чернь (α = 0,99).
Selektiivsetel (selektiivsetel) kehadel on värv ja neid iseloomustavad langeva kiirguse lainepikkusest sõltuvalt peegeldus-, ülekande- või neeldumistegurid. Valge valgusega valgustamisel määratakse selliste kehade pinna värvus spektraalse peegelduskõvera maksimumväärtuste või spektraalse neeldumiskõvera minimaalse väärtuse järgi. Läbipaistvate kehade (valgusfiltrite) värvuse määrab peamiselt neeldumiskõver (tihedus D) või ülekandekõver τ. Spektraalsed neeldumis- ja ülekandekõverad iseloomustavad selektiivkehade ainet ainult valge valguse puhul. Kui neid valgustada värvilise valgusega, muutuvad spektri peegeldus- või läbilaskvuskõverad.
Valge, hall ja must kehavärvid on visuaalne akromaatilisuse tunne, mis on rakendatav pindade peegeldusel ja läbipaistva kandja edastamisel. Akromaatilisust väljendatakse graafiliselt horisontaalse sirgjoonega või vaevumärgatava lainelise joonega, mis on paralleelne abstsissteljega ja paikneb ordinaattelje erinevatel tasanditel valguse lainepikkuste vahemikus (joon. 24, a B C). Valge värvi tunde loovad kõrgeima ühtluskoefitsiendiga pinnad
peegeldused üle spektri (ρ = 0,9...0,7 - valged paberid). Hallidel pindadel on ühtlane peegeldustegur p = 0,5...0,05. Mustadel pindadel on ρ = 0,05...0,005 (must riie, samet, karusnahk). See eristus on ligikaudne ja tingimuslik. Läbipaistvate kandjate (nt neutraalhallid filtrid) puhul väljendatakse akromaatilise karakteristikut ka horisontaalne neeldumisjoon (tihedus D, mis näitab, mil määral valge valgus on nõrgenenud).
Pinna kergus- see on visuaalse tundlikkuse suhteline aste, mis tuleneb peegeldunud kiirguse värvi mõjust kolmele värvitundlikule nägemiskeskusele. Graafiliselt väljendatakse kergust selle kiirguse kogutihedusega valge valguse vahemikus. Üldvalgustuse tehnikas kasutatakse heledust valesti, et visuaalselt kvantifitseerida erinevust kahe kõrvuti asetseva pinna vahel, mis erinevad heleduse poolest.
Valge valgusega valgustatud valge pinna kergus . Täiuslikult valge (baarium- või magneesiumsulfaadiga kaetud) pinna kergus, mille ρ = 0,99, on 100%. Samal ajal on graafikul selle pindala iseloomustav ala (joon. 24, A) piiratud heleduse joonega, kui ρ = 1 või 100%. Praktikas peetakse valgeks pindu, mille kergus vastab 80-90% (ρ = 0,8...0,9). Hallide pindade heledusjoon läheneb x-teljele (joonis 24, e), kuna need peegeldavad osa valgest valgusest. Musta sameti kergusjoon, mis praktiliselt ei peegelda valgust, on joondatud x-teljega.
Valge valgusega valgustatud värviliste pindade kergus , määratakse graafikul spektraalse peegelduskõveraga piiratud ala järgi. Kuna vormitu ala ei suuda peegeldada kvantitatiivset kergusastet, teisendatakse see ristküliku pindalaks, mille alus on x-teljel (joonis 24, Kus). Ristküliku kõrgus määrab heleduse protsendi .
Värvilise valgusega valgustatud värvipindade kergus, väljendatakse graafikul pindalaga, mida piirab saadud kõver, mis saadakse valgustuse spektraalkarakteristiku korrutamisel pinna peegelduse spektraalkarakteristikuga. Kui valguse värvus ei ühti pinna värviga, siis peegeldunud valgus muudab oma tooni, küllastust ja heledust.
VÄRVILISED LAHENDUSED KONTENTRAATORI KASUTAMISEGA
FOTOELEKTRILINE KALORIMEETER KFK–2
Töö eesmärk: uurida valguse nõrgenemise nähtust aine läbimisel ja aine fotomeetrilisi omadusi, uurida kontsentratsiooni fotoelektrilise kalorimeetri KFK-2 seadet ja sellega töötamise meetodit, määrata värvilise lahuse optiline tihedus ja kontsentratsioon kasutades KFK-2.
Seadmed ja tarvikud: fotoelektriline kontsentratsioonikalorimeeter KFK - 2, katselahus, standardkontsentratsiooniga lahuste komplekt.
Toimimisteooria
Kui valgus langeb kahe meediumi vahelisele liidesele, peegeldub valgus osaliselt ja tungib osaliselt esimesest ainest teise. Kerged elektromagnetlained panevad võnkuvasse liikumisse nii aine vabad elektronid kui ka aatomite väliskestadel paiknevad seotud elektronid (optilised elektronid), mis kiirgavad sekundaarlaineid langeva elektromagnetlaine sagedusega. Sekundaarsed lained moodustavad peegeldunud laine ja laine, mis tungib ainesse.
Suure vabade elektronide (metallide) tihedusega ainetes tekitavad sekundaarlained tugeva peegeldunud laine, mille intensiivsus võib ulatuda 95%-ni langeva laine intensiivsusest. Sama osa valgusenergiast, mis metalli tungib, neeldub selles tugevalt ja valguslaine energia muundatakse soojuseks. Seetõttu peegeldavad metallid neile langevat valgust tugevalt ja on praktiliselt läbipaistmatud.
Pooljuhtides on vabade elektronide tihedus väiksem kui metallidel ja nad neelavad nähtavat valgust halvemini ning infrapunapiirkonnas on nad üldiselt läbipaistvad. Dielektrikud neelavad valgust selektiivselt ja on läbipaistvad ainult teatud spektri osades.
Üldiselt, kui valgus langeb ainele, langeb valgusvoog F 0 võib esitada valgusvoogude summana:
Kus Ф r- peegeldub, F a- imendub, Ф t– ainet läbiv valgusvoog.
Valguse ja aine vastastikmõju nähtust kirjeldatakse dimensioonitute suurustega, mida nimetatakse peegeldus-, neeldumis- ja läbilasketeguriteks. Sama aine eest
r+a +t = 1. (2)
Läbipaistmatute kehade jaoks t= 0; täiuslikult valgete kehade jaoks r = 1; absoluutsete mustade kehade jaoks a = 1.
Suurusjärk 
nimetatakse aine optiliseks tiheduseks.
Koefitsiendid r, a, t iseloomustavad aine fotomeetrilisi omadusi ja määratakse fotomeetriliste meetoditega.
Fotomeetrilisi analüüsimeetodeid kasutatakse laialdaselt veterinaarmeditsiinis, loomateaduses, mullateaduses ja materjalitehnoloogias. Praktiliselt mitteabsorbeerivas lahustis lahustunud ainete uurimisel põhinevad fotomeetrilised meetodid valguse neeldumise mõõtmisel ning lahuste neeldumise ja kontsentratsiooni vahelisel seosel. Läbipaistva kandja neeldumise (absorptsioon - absorptsioon) analüüsiks mõeldud instrumente nimetatakse spektrofotomeetriteks ja fotokalorimeetriteks. Nendes võrreldakse fotoelemente kasutades uuritavate lahenduste värve standardiga.
Värvilise lahuse valguse neeldumise ja aine kontsentratsiooni vaheline seos järgib Bouguer-Lambert-Beeri kombineeritud seadust:
, (3)
Kus I 0 – lahusele langeva valgusvoo intensiivsus; I- lahust läbiva valgusvoo intensiivsus; c- värvilise aine kontsentratsioon lahuses; l- imava kihi paksus lahuses; k- neeldumistegur, mis sõltub lahustunud aine olemusest, lahustist, temperatuurist ja valguse lainepikkusest.
Kui Koos väljendatud mol/l ja l- siis sentimeetrites k muutub molaarseks neeldumisteguriks ja tähistatakse e l, seega:
. (4)
Võttes (4) logaritmid, saame:
Avaldise (5) vasak pool on lahuse optiline tihedus. Võttes arvesse optilise tiheduse mõistet, on Bouguer-Lambert-Beeri seadus järgmine:
see tähendab, et lahuse optiline tihedus teatud tingimustel on otseselt võrdeline värvilise aine kontsentratsiooniga lahuses ja neelava kihi paksusega.
Praktikas täheldatakse kombineeritud neeldumisseadusest kõrvalekaldeid. See juhtub seetõttu, et mõned lahuses olevad värvilised ühendid muutuvad dissotsiatsiooni-, solvatatsiooni-, hüdrolüüsi-, polümerisatsiooni- ja interaktsioonide tõttu lahuse teiste komponentidega.
Sõltuvusgraafiku tüüp D = f(c) näidatud joonisel fig. 1.
Värvilistel ühenditel on selektiivne valguse neeldumine, s.t. Värvilise lahuse optiline tihedus on langeva valguse erinevatel lainepikkustel erinev. Optilise tiheduse mõõtmine lahuse kontsentratsiooni määramiseks toimub maksimaalse neeldumise piirkonnas, st lainepikkusel
langev valgus lähedal l max.
Lahuse kontsentratsiooni fotomeetriliseks määramiseks koostage esmalt kalibreerimisgraafik D = f(c). Selleks valmistage ette rida standardlahendusi. Seejärel mõõdetakse nende optilise tiheduse väärtused ja joonistatakse sõltuvusgraafik
D = f(c). Selle ehitamiseks peab teil olema 5–8 punkti.
Olles eksperimentaalselt määranud uuritava lahuse optilise tiheduse, leidke selle väärtus kalibreerimisgraafiku ordinaatteljel D = f(c) ja seejärel loendatakse vastav kontsentratsiooni väärtus x-teljel Koos X.
Selles töös kasutatav fotoelektriline kontsentratsioonikalorimeeter KFK-2 on mõeldud valgusvoogude suhte mõõtmiseks üksikutes lainepikkuste lõikudes vahemikus 315–980 nm, mida kiirgavad valgusfiltrid, ning võimaldab määrata valguse läbilaskvust ja optilist tihedust. vedelad lahused ja tahked ained, samuti ainete kontsentratsioon lahustes kalibreerimisgraafikute koostamise meetod D = f(c).
KFK-2 fotokalorimeetriga ainete optiliste omaduste mõõtmise põhimõte seisneb selles, et valgusvood saadetakse vaheldumisi fotodetektorisse (fotoelement) - täis. I 0 ja läbis uuritava meediumi I ja määratakse nende voogude suhe.
KFK-2 fotokalorimeetri välimus on näidatud joonisel fig. 2. See sisaldab
 |
sisaldab valgusallikat, optilist osa, valgusfiltrite komplekti, fotodetektoreid ja salvestusseadet, mille skaala on kalibreeritud valguse läbilaskvuse ja optilise tiheduse näitude jaoks. KFK-2 fotokalorimeetri esipaneelil on:
1 - mikroampermeeter, mille skaala on digiteeritud pro-koefitsiendi väärtustes
käivitab T ja optiline tihedus D;
2 - valgusti;
3 - valgusfiltrite lülitamise nupp;
4 - küvettide lüliti valgusvihus;
5 - fotodetektori lüliti "Tundlikkus";
6 - nupud "Seadistus 100": "Jäme" ja "Peen";
7 - küveti sahtel.
Töökäsk
1. Ühendage seade võrku. Soojendage 10-15 minutit.
2. Kui küvetipesa on avatud, seadke mikroampermeetri nõel asendisse "0"
"T" skaalal.
3. Seadke minimaalne tundlikkus, selleks keerake tundlikkuse nuppu
Liigutage nupp „Setup 100“ „Coarse“ äärmisesse vasakpoolsesse asendisse.
4. Asetage küvett lahusti või kontrolllahusega valguskiiresse.
rumm, mille suhtes mõõdetakse.
5. Sulgege küvetipesa kaas.
6. Kasutage nuppe "Sensitivity" ja "Setting 100", et määrata "Jäme" ja "Peen".
näit 100 fotokalorimeetri skaalal. Tundlikkuse nupp võib olla ühes kolmest asendist "1", "2" või "3".
7. Keerake nuppu “4”, asendage lahustiga küvett uuritava ainega küvettiga.
lahendus.
8. Võtke mikroampermeetri skaalal näit, mis vastab pro-
katselahuse vabanemine protsentides, T-skaalal või D-skaalal - optilise tiheduse ühikutes.
9. Tehke mõõtmised 3–5 korda ja mõõdetud väärtuse lõppväärtus on
jagage saadud väärtuste aritmeetilise keskmisena.
10. Määrake soovitud suuruse absoluutne mõõtmisviga.
Ülesanne nr 1. Optilise tiheduse pikkusest sõltuvuse uurimine
Langeva valguse lained
1.1. Standardlahuse jaoks määrake optiline tihedus langeva valguse erinevatel sagedustel.
1.2. Sisestage andmed tabelisse 1.
1.3. Joonistage optilise tiheduse sõltuvus lainepikkusest l pa-
valgust andes D = f(l).
1.4. Defineeri l ja filtri number D max .
Tabel 1
Ülesanne nr 2. Optilise tiheduse paksusest sõltuvuse kontrollimine
Imav kiht
2.1. Standardlahuse jaoks, kasutades filtrit koos l D erineva suurusega küvettide jaoks.
2.2. Sisestage andmed tabelisse 2.
tabel 2
2.3. Koostage sõltuvusgraafik D = f(l).
Ülesanne nr 3. Kalibreerimisgraafiku koostamine ja kontsentratsioonide määramine
Tundmatu lahendusega raadiosaatja
3.1. Teadaoleva kontsentratsiooniga standardlahuste seeria jaoks, kasutades valgust
koos filtreerida l max (vt ülesanne nr 1), määra D.
3.2. Sisestage mõõteandmed tabelisse 3.
Tabel 3
3.3. Koostage kalibreerimisgraafik D = f(c).
3.4. Õigeaegselt D = f(c) Määrake tundmatu lahuse kontsentratsioon.
Kontrollküsimused
1. Valguse nõrgenemise nähtus aine läbimisel, neeldumismehhanism
eri tüüpi ainete jaoks.
2. Aine fotomeetrilisi omadusi iseloomustavad parameetrid.
3. Selgitage fotomeetriliste analüüsimeetodite olemust.
4. Sõnastage kombineeritud Bouguer-Lambert-Beer neeldumise seadus.
5. Mis on lahenduste omaduste võimalikud kõrvalekalded kombineeritud põhjustest
ülevõtmise hobune?
6. Molaarne neeldumistegur, selle määratlus ja tegurid, millest see sõltub
7. Kuidas valida neeldunud kiirguse lainepikkust fotokalori ajal
rattamõõtmised?
1. Kuidas koostatakse kalibreerimisgraafik?
2. Selgitage KFK-2 fotokalorimeetri konstruktsiooni ja tööpõhimõtet.
3. Kus ja milleks kasutatakse neeldumisanalüüsi?
Kirjandus
1. Trofimova T. I. Füüsika kursus. M.: Kõrgem. kool, 1994. 5. osa, ptk. 24, § 187.
2. Saveljev I.V. Üldfüüsika kursus. M.: Nauka, 1977. 2. köide, 3. osa, peatükk. XX,
3. Grabovsky R.I. Füüsika kursus. Peterburi: Lan. 2002. P osa, ptk. VI, § 50.
LABORITÖÖ nr 4–03