Меню

Измерение поглощения видимого света



Измерение поглощения видимого света

Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.

Свет поглощается в тех случаях, когда проходящая волна затрачивает энергию на различные процессы. Среди них: преобразование энергии волны во внутреннюю энергию – при нагревании вещества; затраты энергии на вторичное излучение в другом диапазоне частот (фотолюминесценция); затраты энергии на ионизацию – при фотохимических реакциях и т.п. При поглощении света колебания затухают и амплитуда электрической составляющей уменьшается по мере распространения волны. Для плоской волны, распространяющейся вдоль оси x, имеем

.

Здесь E(x) – амплитудное значение напряженности электрического поля волны в точках с координатой x; – амплитуда в точке с координатой x = 0; t – время, за которое волна распространилась на расстояние, равное x; β – коэффициент затухания колебаний; коэффициент поглощения, зависящий от химической природы среды и от длины волны проходящего света.

Интенсивность волны будет изменяться по закону Бугера (П. Бугер (1698 – 1758) – французский ученый):

,

где – интенсивность волны на входе в среду.

При , . Следовательно, коэффициент поглощенияфизическая величина, численно равная обратному значению толщины слоя вещества, в котором интенсивность волны убывает в е = 2,72 раз.

Зависимость коэффициента поглощения от длины волны определяет спектр поглощения материала. В веществе (например в газе) может присутствовать несколько сортов частиц, участвующих в колебаниях под действием распространяющейся электромагнитной волны. Если эти частицы слабо взаимодействуют, то коэффициент поглощения мал для широкого спектра частот, и лишь в узких областях он резко возрастает (рис. 10.7, а).

а б

Эти области соответствуют частотам собственных колебаний оптических электронов в атомах разных видов. Спектр поглощения таких веществ линейчатый и представляет собою темные полосы на радужной окраске спектра, если это видимая область. При увеличении давления газа полосы поглощения уширяются. В жидком состоянии они сливаются, и спектр поглощения принимает вид, показанный на рис. 10.7, б. Причиной уширения является усиление связи атомов (молекул) в среде.

Коэффициент поглощения, зависящий от длины волны λ (или частоты ω), для различных веществ различен. Например, одноатомные газы и пары металлов (т.е. вещества, в которых атомы расположены на значительных расстояниях друг от друга и их можно считать изолированными) обладают близким к нулю коэффициентом поглощения, и лишь для очень узких спектральных областей (примерно м) наблюдаются резкие максимумы (так называемый линейчатый спектр поглощения). Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. Спектр поглощения молекул, определяемый колебаниями атомов в молекулах, характеризуется полосами поглощения (примерно м).

Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (примерно ), однако у них наблюдается селективное поглощение света в определенных интервалах длин волн, когда α резко возрастает и наблюдаются сравнительно широкие полосы поглощения (примерно м), т.е. диэлектрики имеют сплошной спектр поглощения. Это связано с тем, что в диэлектриках нет свободных электронов и поглощение света обусловлено явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика.

Коэффициент поглощения для металлов имеет большие значения (примерно ), и поэтому металлы практически непрозрачны для света. В металлах из-за наличия свободных электронов, движущихся под действием электрического поля световой волны, возникают быстропеременные токи, сопровождающиеся выделением джоулевой теплоты. Поэтому энергия световой волны быстро уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию металла. Чем выше проводимость металла, тем сильнее в нем поглощение света.

На рис. 10.8 представлена типичная зависимость коэффициента поглощения α от частоты света ν и зависимость показателя преломления n от ν в области полосы поглощения. Из рисунка следует, что внутри полосы поглощения наблюдается аномальная дисперсия (n убывает с увеличением ν). Однако поглощение вещества должно быть значительным, чтобы повлиять на ход показателя преломления.

Зависимостью коэффициента поглощения от частоты (длины волны) объясняется окрашенность поглощающих тел. Например, стекло, слабо поглощающее красные и оранжевые лучи и сильно поглощающее зеленые и синие, при освещении белым светом будет казаться красным. Если на такое стекло направить зеленый и синий свет, то из-за сильного поглощения света этих длин волн стекло будет казаться черным. Это явление используется для изготовления светофильтров, которые в зависимости от химического состава (стекла с присадками различных солей; пленки из пластмасс, содержащие красители; растворы красителей и т. д.) пропускают свет только определенных длин волн, поглощая остальные. Разнообразие пределов селективного (избирательного) поглощения у различных веществ объясняет разнообразие и богатство цветов и красок, наблюдающееся в окружающем мире.

Спектральный анализ позволяет получить информацию о составе Солнца, поскольку определенный набор спектральных линий исключительно точно характеризует химический элемент. Так, с помощью наблюдений спектра Солнца был открыт гелий.

Видимая часть солнечного излучения при изучении с помощью спектроанализирующих приборов оказывается неоднородной – в спектре наблюдаются линии поглощения, впервые описанные в 1814 году И. Фраунгофером.

С помощью спектрального анализа узнали, что звезды состоят из тех же самых элементов, которые имеются и на Земле.

Явление поглощения широко используется в абсорбционном спектральном анализе смеси газов, основанном на измерениях спектров частот и интенсивностей линий (полос) поглощения. Структура спектров поглощения определяется составом и строением молекул, поэтому изучение спектров поглощения является одним из основных методов количественного и качественного исследования веществ.

Источник

Фотометрия

Фотометрический метод анализа основан на избирательном поглощении электромагнитных излучений различных участков спектра однородной системы. Каждая однородная система обладает способностью избирательно поглощать излучения определенных длин волн, причем количество поглощенной энергии пропорционально концентрации поглощающего вещества в растворе. Поэтому фотометрический анализ при условии использования монохроматических излучений называют методом адсорбционной спектрофотометрии.

Степень монохроматичности потока излучения определяется интервалом длин волн, который выделяется данным монохроматором (светофильтром, призмой или дифракционной решеткой) из сплошного потока электромагнитного излучения.

В зависимости от используемой аппаратуры в фотометрическом анализе различают фотоколориметрические и спектрофотометрические методы анализа. Фотоколориметрические методы, в которых измеряется светопоглощение окрашенных растворов, используют сравнительно несложную аппаратуру и при этом обеспечивают достаточную точность измерений (d = ±1-2 отн.%) и широко применяются в концентрационном анализе (определение концентрации растворов). В большинстве фотоколориметров монохроматизация осуществляется с помощью светофильтров.

Читайте также:  Как называется данная единица измерения 1 мвт один

В спектрофотометрических методах применяют более сложные приборы — спектрофотометры, позволяющие проводить анализ как окрашенных, так и бесцветных соединений по избирательному поглощению монохроматического света в видимой (лямбда = 400 — 700 нм), ультрафиолетовой (лямбда = 200 — 400 нм) или ближней инфракрасной (лямбда = 700 — 1500 нм) областях спектра. Ввиду того, что спектр поглощения каждого поглощающего вещества имеет вполне определенную форму, спектрофотометр может быть применен как для количественного, так и качественного анализа химических соединений.

Законы поглощения света. Термины и обозначения

Интенсивность монохроматического светового потока, прошедшего через слой окрашенного раствора, уменьшается по сравнению с первоначальной величиной в зависимости от концентрации окрашенного вещества и толщины слоя раствора. Эти условия выражаются уравнением объединенного закона Бугера-Ламберта-Бера:

Если концентрация раствора выражена в молях на литр, а толщина поглощающего слоя — в сантиметрах, то постоянную E с лямбдой называют молярным коэффициентом поглощения (экстинкции). Он зависит от длины волны падающего света, природы растворенного вещества и температуры раствора. Молярный коэффициент поглощения отражает индивидуальные свойства окрашенных соединений и является их важной характеристикой. Для разных веществ молярный коэффициент поглощения имеет различное значение.

Величину lg(I0/I) называют оптической плотностью поглощающего вещества и обозначают буквой D. Оптическая плотность может иметь любые положительные значения, однако современные приборы позволяют определять оптическую плотность, не превышающую 2-3.

Отношение I/I0 = T характеризует пропускание или прозрачность раствора. Величина пропускания Т может изменяться от 0 до 1 или от 0 до 100%. Величину пропускания Т, отнесенную к толщине поглощающего слоя l = 1 см, называют коэффициентом пропускания.

Оптическая плотность и пропускание связаны между собой соотношением D = 2 — lg Т (если Т выражено в процентах). При соблюдении основного закона светопоглощения оптическая плотность раствора прямо пропорциональна молярному коэффициенту поглощения, концентрации поглощающего вещества и толщине слоя раствора:

При графическом изображении зависимости оптической плотности от концентрации (при постоянной толщине слоя l) получается прямая линия, которая проходит через начало координат при отсутствии поглощения света растворителем.

Методы измерения поглощения света

Найти абсолютные значения интенсивности светового потока до (I0) и после (I) прохождения его через раствор практически очень затруднительно. Поэтому при измерении поглощения излучений обычно сравнивают два световых потока: один проходит через испытуемый раствор, а другой через определенный стандартный раствор или через растворитель (нулевой раствор, поглощение которого условно принимается равным нулю).

Сравнение можно проводить визуально или посредством фотоэлектрических приборов, в которых приемником излучений служат фотоэлементы. Визуально можно лишь констатировать наличие сходства или различия в окраске, но оценить количественно степень различия ее невозможно.

Интенсивность окраски двух сравниваемых растворов выравнивают, изменяя концентрацию (метод разбавления, метод стандартных серий и метод колориметрического титрования), или толщину поглощающего слоя, или интенсивность светового потока (Последнее возможно в том случае, если более интенсивный поток ослабить при помощи измерительной диафрагмы.)

Изменение ширины щели диафрагмы, находящейся на пути одного из двух сравниваемых световых потоков, может быть скоррелировано поворотом отсчетного барабана, отградуированного в величинах оптической плотности D или пропускания Т.

Расчет концентрации светопоглощающих растворов

При работе с приборами, позволяющими непосредственно измерять оптическую плотность D, для расчета концентрации испытуемых растворов можно применять следующие методы.

1. Графический метод, основанный на построении калибровочного графика в координатах оптическая плотность — концентрация.

Для построения калибровочного графика измеряют поглощение серии окрашенных растворов известной, но различной концентрации, оптические плотности которых охватывают требуемый интервал. С этой целью применяют стандартный раствор определяемого вещества. Тщательно отмеряют пипеткой определенные части этого раствора, добавляют к ним соответствующий реагент и соблюдают условия максимального развития окраски (время выдержки, температура). После этого каждый раствор разбавляют в мерной колбе до определенного объема и измеряют поглощение при выбранной длине волны. График зависимости поглощения света от концентрации поглощающего вещества обычно представляет собой прямую линию, тангенс угла наклона которой равен коэффициенту пропускания Т или молярному коэффициенту поглощения E с лямбдой. При построении калибровочного графика результаты измерений вначале наносят в виде 5-8 точек, различающихся по концентрации не менее чем на 30%, а затем проводят прямую линию либо через эти точки, либо как можно ближе к ним. Это ведет к усреднению и уменьшению ошибок, вызванных неточностями приготовления и измерения поглощения стандартных растворов. Фотометрическую реакцию анализируемого образца проводят в тех же условиях, что и для стандартных растворов. Измерив поглощение раствора образца, можно по калибровочному графику определить его концентрацию.

2. Если заранее известно, что испытуемые растворы подчиняются законам поглощения излучений, то приготовляют два раствора — эталонный, концентрация которого Сэ известна, и испытуемый (его концентрация Сх) и определяют их оптические плотности Dэ и Dx. Концентрацию испытуемого раствора вычисляют по формуле:

3. Если заранее известно значение молярного коэффициента поглощения при данной длине волны монохроматического света E с лямбдой, то, зная толщину поглощающего слоя (толщину слоя кюветы), концентрацию испытуемого раствора вычисляют по формуле:

Фотоколориметрические методы анализа

Фотоколориметрические методы определения концентрации вещества основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартным и исследуемым окрашенными растворами.

Под колориметрией имеют в виду методы определения концентрации окрашенных веществ в растворе по поглощению света. Если определяемый компонент бесцветен, то при помощи химической реакции переводят его в окрашенное соединение, после чего инструментальным или визуальным способом измеряют интенсивность окраски.

В визуальных методах используют несложные приборы непосредственного сравнения интенсивности окрасок испытуемого раствора с серией стандартных растворов, полученных путем последовательного разбавления раствора известной концентрации, содержащего одно и то же окрашенное вещество. Визуально сравниваемые растворы должны быть налиты в пробирки или цилиндры одинакового размера и освещены от источника с рассеянным светом. В другом варианте визуального метода изменяют толщину слоя жидкости, через который проходит свет, и этим добиваются одинаковой интенсивности окраски испытуемого и стандартного растворов. Для этого используют цилиндры Генера — стеклянные градуированные цилиндры одинакового диаметра, снабженные у основания кранами для сливания жидкости.

Читайте также:  Для чего нужны единицы измерения площади

Важнейшие детали фотоколориметров

Фотоэлементы. В отличие от визуальных методов колориметрирования в фотоколориметрии степень поглощения света определяется не глазом, а при помощи колориметров с фотоэлементами (ФЭК). Фотоэлемент преобразует световую энергию, проходящую через исследуемый окрашенный раствор, в электрическую. Сила возникающего фототока (общая чувствительность фотоэлемента) зависит от длины волны падающего на фотоэлемент света и от температуры.

В приборах для фотометрического анализа в основном нашли применение селеновые, сурьмяно-цезиевые и кислородно-цезиевые фотоэлементы.

Селеновые фотоэлементы пригодны для измерений только в видимой части спектра. Они обладают высокой чувствительностью, и при их применении не требуется усиливать возникающий фототок, измерение которого возможно обычным стрелочным гальванометром. Селеновые фотоэлементы нельзя применять для измерения в узких участках спектра, так как используемые в этих случаях узкополосные светофильтры значительно ослабляют световые потоки.

Сурьмяно-цезиевые и кислородно-цезиевые фотоэлементы обладают небольшой чувствительностью, поэтому возникающие фототоки необходимо усиливать. Сурьмяно-цезиевые фотоэлементы применимы в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, а кислородно-цезиевые — в видимой и ближней инфракрасной областях.

Измерять оптическую плотность раствора следует при длине волны, при которой наблюдается максимальное поглощение света.

Светофильтры. Область максимального поглощения света при фотометрическом анализе выделяют при помощи светофильтров, устанавливаемых на пути световых потоков перед поглощающими растворами.

Светофильтры — жидкие или твердые среды, обладающие избирательным пропусканием излучения в достаточно узком интервале длин волн. В качестве светофильтров используют окрашенные растворы некоторых веществ, окрашенные оптические стекла, интерференционные светофильтры и диспергирующие призмы; последние характеризуются более высокой степенью монохроматизации, чем светофильтры. Ширина пропускания определенного спектрального участка (линейная дисперсия) для светофильтров колеблется от 100 до 20-40 нм; в призменных и дифракционных приборах линейная дисперсия колеблется от 0,5 до 2 нм.

Кюветы. Они представляют собой прямоугольные или цилиндрические сосуды из стекла или кварца с определенным расстоянием между стенками (у прямоугольных кювет) — или между крышками — у цилиндрических.

Стеклянные кюветы пропускают все лучи видимого света; кварцевые — не только видимые, но и ультрафиолетовые и частично инфракрасные лучи.

Поверхность кюветы, на которую падает световой поток, и поверхность, через которую выходит непоглощенная часть светового потока, должны быть строго параллельны. В зависимости от интенсивности окраски раствора для измерения выбирают кювету с большей или меньшей толщиной слоя. Следует иметь в виду, что наименьшая ошибка измерения получается при D = 0,3-0,5. Поэтому нужно так подобрать кюветы, чтобы вести измерения в этом интервале оптической плотности.

В наборах кювет для фотометрирования имеется, как правило, по две пары кювет с одинаковой толщиной слоя жидкости.

Рабочие поверхности кювет должны быть чистыми. Перед заполнением кювет их следует тщательно промыть дистиллированной водой, затем ополоснуть исследуемой жидкостью и только после этого, непосредственно перед измерением, заполнить светопоглощающим раствором.

Лабораторные фотоколориметры

Фотоэлектрические лабораторные колориметры предназначаются для определения светопропускания или оптической плотности жидких окрашенных растворов и твердых тел, а также светопропускания взвесей, эмульсий и коллоидных растворов.

С помощью современных фотоколориметров можно измерять коэффициенты пропускания или оптическую плотность в спектральной области 300-1000 нм. Все фотоколориметры имеют обязательно следующие элементы схемы: осветитель, светофильтры, кюветы, фотоэлементы, регулируемые сопротивления и гальванометры.

Различают два основных метода измерения тока фотоэлемента: прямое измерение и нулевой метод. В последнем случае ток фотоэлемента, на который падает поток света, прошедший через кювету с исследуемым раствором, компенсируется при помощи щелевой диафрагмы или иным способом. Гальванометр при этом используется не для измерения тока, а только как нуль-прибор.

Фотоэлектрический колориметр ФЭК-М. Колориметр имеет стеклянную оптику, прозрачную только для лучей видимого участка спектра. Источником излучения служит лампа накаливания (вольфрамовая лампа), дающая излучение в видимой части спектра. Прибор снабжен четырьмя светофильтрами с полушириной пропускания 80-100 нм и поэтому пригоден только для концентрационного анализа. В основу конструкции прибора (рис. 184) положен принцип уравнивания интенсивности двух световых потоков с помощью щелевой диафрагмы.

Измерение интенсивности световых потоков проводится с помощью двух селеновых фотоэлементов 9 и 9′, соединенных между собой и со стрелочным гальванометром 14 по дифференциальной схеме таким образом, что при равенстве потока лучей стрелка гальванометра стоит на нуле.

Световые потоки от источника излучения 1 направляются на зеркала 3 и 3′, затем проходят через светофильтры 4 и 4′ в кюветы с растворами 6 и 6′ и попадают на селеновые фотоэлементы 9 и 9′. Перед фотоэлементами на пути левого светового потока помещены круговые фотометрические клинья 10 и 11 для ослабления светового потока, падающего на фотоэлемент, а на пути правого потока — щелевая диафрагма 12, связанная с отсчетным барабаном 13. На отсчетных барабанах имеется две шкалы: оптических плотностей D и коэффициентов светопропускания Т.

Измерения оптической плотности растворов производят при помощи правого и левого барабанов. Шкала оптической плотности левого барабана проградуирована от 0 до 2 (Т = 100 4-0%). Шкала оптической плотности правого барабана имеет пределы измерений 0,00-0,52; точность измерений наибольшая на участке 0,15-0,52 (по шкале светопропускания 70-30%). Работа с правым барабаном имеет ряд преимуществ.

Измерение проводят 3-5 раз и находят среднее значение оптической плотности.

Для нахождения концентрации анализируемого раствора пользуются калибровочной (градуировочной) кривой. Определив значение оптической плотности анализируемого раствора, находят на оси ординат точку, соответствующую данному значению D, из которой проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения ее с калибровочной кривой, а из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс и по точке пересечения с ней находят процентное содержание определенного вещества.

Фотоколориметр-нефелометр ФЭК-60. Прибор предназначен для измерения концентрации жидких сред (прозрачных окрашенных растворов, взвесей, эмульсий, коллоидных растворов).

Концентрация веществ определяется по ослаблению проходящего через слой жидкости пучка излучения, которое может быть вызвано поглощением в растворе или рассеянием во взвеси (эмульсии). Прибор может служить как колориметром (концентрационный), так и нефелометром.

Прибор укомплектован сменными фотоэлементами: сурьмяно-цезиевым и кислородно-цезиевым. Спектральная область работы прибора — видимая и ближняя инфракрасная часть спектра (360-1000 нм). Из девяти пар светофильтров одна предназначена для измерений в ближней ультрафиолетовой, пять — в видимой и три — в ближней инфракрасной области. Колориметр-нефелометр ФЭК-60 является однофотоэлементным прибором, в основу которого положен принцип уравнивания интенсивности двух световых модулированных потоков при помощи переменной щелевой диафрагмы.

Читайте также:  Высота ртутного столба единица измерения

Принципиальная оптическая схема колориметра-нефелометра ФЭК-60 представлена на рис. 185.

Два пучка лучей от источника света 1 проходят через две симметричные оптические системы, каждая из которых состоит из конденсора 2, щелевой диафрагмы 3, зеркал 4 я 7 и линз 5 и 6. Световые потоки, правый и левый, модулируются в противофазе с частотой 350 Гц посредством вращающегося цилиндра 12.

Модулированные световые потоки, пройдя через светофильтры 11 и кюветы 10, направляются призмой 9 на общий приемник излучения — фотоэлемент 8 и возбуждают переменный электрический ток, пропорциональный разности интенсивности правого и левого световых потоков. Фототок усиливается четырехкаскадным усилителем. Выходной сигнал переменного тока выпрямляется фазовым детектором, к которому непосредственно подключен измерительный прибор — микроамперметр.

Интенсивности модулированных потоков излучений — относительного (нулевого) и измеряемого — регулируют с помощью щелевых диафрагм 3. Одна из них, расположенная на пути правого светового потока, является измерительной. Она связана с отсчетным барабаном, проградуированным в значениях оптической плотности D и пропускания Т. Максимальное раскрытие щелевой диафрагмы соответствует 100% пропускания, а полное закрытие — нулю. Щелевая диафрагма, расположенная на пути левого светового потока, является компенсационной и шкалы не имеет.

Измерения проводятся со сменными парными светофильтрами 11, выделяющими узкие спектральные участки в видимой или ближней инфракрасной области спектра. Для измерений в видимой области спектра используют сурьмяно-цезиевый фотоэлемент, а в инфракрасной — кислородно-цезиевый.

Питание источника света, фотоэлементов и усилителя производится от сети переменного тока через питающее устройство, обеспечивающее стабилизацию напряжения с точностью ±0,5%.

Первоначальная установка фотоколориметра, его включение в сеть при помощи тумблера на панели стабилизатора, проверка правильности установки осветителя и смена фотоэлементов производятся согласно инструкции, прилагаемой к прибору. Измерения можно начинать только спустя 15-20 мин после включения прибора; за это время прогреется электросхема и установится стабильный режим ее работы.

Если в процессе работы заменяют светофильтр, то до измерения нужно выждать 1-2 мин. Следует иметь в виду, что вначале целесообразно уравнивать световые потоки при малой чувствительности прибора, что достигается включением в оба плеча нейтральных светофильтров из прилагаемого комплекта. Затем устанавливают «электрический нуль» прибора. Для этого закрывают измерительную и компенсационную диафрагмы и добиваются нулевого положения микроамперметра. Правый барабан устанавливают на Т = 100% (или D = 0), включают светофильтр на пути излучения, после чего на пути правого светового потока помещают кювету с испытуемым раствором; левый поток остается свободным. Вращением левого барабана устанавливают стрелку микроамперметра на нуль. После этого поворотом рукоятки вводят в правый поток кювету с нулевым раствором и вращением правого барабана восстанавливают нарушенное равновесие и приводят стрелку микроамперметра к нулю. Отсчет величины D производят по шкале диафрагмы.

Спектрофотометрические методы анализа

Спектрофотометрия широко применяется для установления связи между спектрами поглощения различных веществ и их химическим строением и составом, а также для количественного определения веществ.

Абсорбционная спектрометрия основана на тех же законах светопоглощения, что и фотоколориметрические методы, однако, в отличие от последних, в ней используется поглощение монохроматического света с очень узким интервалом длин волн (1-2 нм). Это значительно увеличивает чувствительность и точность количественного анализа окрашенных растворов, поглощающих свет в видимой области спектра, а также «бесцветных» для глаза растворов, которые поглощают излучение в ультрафиолетовой (200-400 нм) или ближней инфракрасной области спектра.

Спектрофотометры подразделяются на регистрирующие и нерегистрирующие. В регистрирующих приборах результаты всех измерений автоматически записываются на специальном бланке, имеющем вид сетки.

Нерегистрирующие спектрофотометры обычно включают источник излучения, монохроматор, приемник излучения и отсчетное устройство. Количественные измерения пропускания производятся сравнением сигналов приемника при попеременной установке в световой пучок образца и эталона. При измерениях поглощения светового потока жидкостями обычно пользуются двумя идентичными кюветами, одна из которых заполняется исследуемым раствором, а другая (пустая или наполненная растворителем) играет роль эталона, пропускание которого принимают за 100%, а оптическую плотность считают равной нулю.

К нерегистрирующим спектрофотометрам с кварцевой оптикой относятся модели СФ-4, СФ-4А, СФ-16, обеспечивающие возможность производить измерения, помимо видимой и ближней инфракрасной, также в ультрафиолетовой области спектра.

К нерегистрирующим спектрографам со стеклянной оптикой относится модель СФ-5, используемая для измерений только в видимой и ближней инфракрасной области спектра.

Нерегистрирующие спектрофотометры имеют одинаковую оптическую схему, но несколько различаются электрическими схемами и методикой измерений.

Принципиальная оптическая схема спектрофотометра СФ-16, с пределами измерения оптических плотностей 0-2 и пропускания 100-0, 10-0, 100-90% представлена на рис. 186. Свет от источника 1 попадает на зеркало-конденсор 2, которое направляет пучок лучей на плоское зеркало 3, поворачивающее лучи на 90° и направляющее их на входную щель монохроматора 4. Зеркальный объектив 6 направляет параллельный пучок лучей на призму 5, которая разлагает его в спектр и возвращает его обратно на объектив 6. Луч, прошедший призму под углом близким к углу наименьшего отклонения, попадает на выходную щель 7, расположенную под входной. Поворачивая призму вокруг оси, можно получить на выходе монохроматора лучи различных длин волн. Выходящий из монохроматора пучок света проходит фильтр 8, кювету с исследуемым раствором 9 и попадает на фотоэлемент 10. Фототок, возникающий в фотоэлементе, передается на усилитель постоянного тока. Усиленный ток попадает на милливольтметр.

Спектрофотометр СФ-16 относится к однолучевым приборам, поэтому в процессе измерений на пути потока излучения устанавливаются поочередно «нулевой» и испытуемый образцы. Происходящие при этом изменения интенсивности излучения, падающего на фотоэлемент, вызывают изменение напряжения в системе усилителя, которое компенсируется путем изменения напряжения на потенциометре, связанном с отсчетным устройством.

Включение прибора в сеть производится согласно прилагаемой к нему инструкции, в которой также даются указания относительно техники работы с ним.

Источник