Мал. 3.1. Проходження світла через розчин, укладений в скляну посудину
При проходженні світлового потоку J0 через шар розчину, укладеного в посудину, його потужність послаблюється. До факторів, що впливає на ослаблення світлового потоку, відносяться:
відображення стінками судини - Jотр;
поглинання забарвленим розчином - Jп;
розсіювання взвесями, що містяться в розчині - Jр. Потужність що виходить з посудини пучка світла завжди буде менше на величину втрат (Jотр + Jп + Jр), вираз 3.7.
Ослаблення світлового потоку відбувається головним чином за рахунок поглинання світлової енергії розчином. У лабораторній практиці при вивченні поглинання світла розчинами користуються однаковими кюветами, для яких потужність відображеної частини світлового потоку свідомо відома, як правило, постійна і настільки мала, що нею нехтують. При роботі з істинними розчинами досить чистих речовин втрати потужності світла за рахунок розсіювання також незначні, тому вираз 3.7 може бути записано більш спрощено (вираз 3.8).
Потужність падаючого світлового потоку J0 і пройшов через розчин світлового потоку J можуть бути виміряні експериментальним шляхом. Величина втрат розраховується за висловом 3.9.
Ставлення J / J0 вказує на ступінь пропускання розчином світлового потоку і називається прозорістю, а іноді пропусканням розчину. Коефіцієнт Т показує, яка частка світлового потоку пройшла через розчин, і приймає значення від 0 до 1.
Чим більше поглинається світловий потік, тим менше J в порівнянні з J0. тим більше величина коефіцієнта Т.
Величина зворотна прозорості (вираз 3.10) називається непрозорістю або поглинанням розчину. Відношення потужності світла, поглиненого розчином, до потужності падаючого світла (Jn / J0), називається поглинанням.
Логарифмування виразу 3.10 розраховується оптична щільність розчину (вираз 3.11). Вона показує ступінь поглинання випромінювання в залежності від товщини шару розчину і його забарвлення.
# 8467; g J0 / J = Д = # 8467; g п L = L # 8467; g n. (3.11)
де: L - товщина поглинаючого шару;
# 8467; g n - постійна величина, характерна для конкретного забарвленого розчину при проходженні через нього світла певної довжини;
Д - оптична щільність (цю величину також називають абсорбційна).
Вираз 3.11 відображає закон Бугера - Ламберта: шари речовини однакової товщини при інших рівних умовах завжди поглинають однакову частку падаючого на них світлового потоку. Оптична щільність речовини прямо пропорційна товщині поглинаючого шару.
Пізніше Бером було встановлено, що поглинання світла газами і розчинами залежить від числа частинок в одиниці об'єму, що зустрічаються на шляху світлового потоку, т. Е. Від концентрації речовини в досліджуваному розчині.
Закон Бугера - Ламберта - Бера встановлює залежність інтенсивності поглинання світла від концентрації речовини в розчині (С), товщини светопоглощающего шару розчину (L) і молярного коефіцієнта поглинання світла ( # 949;). Математичне вираження оптичної щільності може бути представлено виразом 3.12. Воно отримано експериментальним шляхом, правильність його підтверджується за допомогою математичного апарату.
Об'єднаний закон Бугера - Ламберта - Бера є основним законом поглинання світла розчинами, він трактується наступним чином: оптична щільність розчину залежить від концентрації і природи досліджуваного речовини, а також товщини шару розчину, через який проходить світловий потік (потік електромагнітних коливань).
Для наочності залежність оптичної щільності від концентрації речовини в розчині прийнято виражати графічно, рис. 3.2. Вона представлена прямий ліній, що йде з початку координат і відповідає рівнянню
D = k C, де k = # 949; L, а # 949; = K / 2,3.
Молярний коефіцієнт світлопоглинання представляє оптичну щільність одномолярного розчину при товщині шару светопоглощающего розчину 1 см.
Якщо С = 1 моль / л, L = 1 см, то Д = # 949;
Величина молярного коефіцієнта поглинання # 949 ;:
залежить - від довжини хвилі світла, що проходить, температури розчину і природи розчиненої речовини;
не залежить - від товщини поглинаючого шару і концентрації розчиненого речовини.
