Šviesos sugerties tyrimas

7.8. ŠVIESOS SUGERTIES TYRIMAS Darbo tikslas Spektrofotometru ištirti šviesos sugerties reiškinį spalvotose stiklo plokštelėse ir įvairiuose tirpaluose. Darbo užduotys • Ištirti kaip optinis tankis ir/ar pralaidumo faktorius priklauso nuo: ◦ šviesos bangos ilgio (spalvotoms plokštelėms); ◦ tirpalo sluoksnio storio; ◦ tirpalo koncentracijos. • Nustatyti chlorofilo ar kitos biologinės medžiagos koncentracijas tirpale. Teorinės temos • Šviesos sugertis ir jos rūšys. Atrankioji sugertis. • Šviesos sugerties dėsniai. • Tirpalų optinis tankis ir pralaidumo faktorius. • Kai kurių biologinių objektų sugerties spektrai. Fotosintezė. • Spektrofotometras ir jo veikimo principas. Daugelį optinių reiškinių lemia šviesos ir medžiagos sąveika. Visos medžiagos sudarytos iš atomų, jonų ar molekulių, ir su jomis sąveikauja medžiaga sklindanti šviesa. Šviesos elektrinis laukas verčia virpėti bangos dažniu įelektrintas ir galinčias laisvai judėti medžiagos daleles. Energijos šviesis – šviesos išspinduliavimas. Kiek šviesos energijos tenka; energijos kiekis ploto vnt. Sklindančios šviesos dažniu virpantys elektronai ar jonai spinduliuoja to paties dažnio antrines kohernetines bangas, jos interferuoja tarpusavyje bei su sklindančia banga. Šia bangų interferencija galima paaiškinti šviesos bangų sugertį, sklaidą, atspindį ir kitus reiškinius. Sugerties prigimtį aiškiname kvantinėmis šviesos savybėmis. Sklindant šviesai medžiaga įprastinėmis sąlygomis, jos energinius šaltinis mažėja, nes šviesos kvantai (fotonai) sukelia medžiagą sudarančių atomų šuolius iš žemesnio į aukštesnį energijos lygmenis. Dėl atomo sąveikos su fotonu jis peršoka į aukštesnės energijos lygmenį ir tampa sužadintu, o fotonas išnyksta. Atomui peršokant iš aukštesniojo lygmens į žemesnejį, virsta kitomis energijos rūšimis, pvz., šilumine (įšildoma medžiaga, kuria sklinda šviesa), dėl to mažėja medžiaga sklindančios šviesos energinis šviesis. Tai vadinama šviesos sugertimi. Jei sugeriama regimosios arba UV spektro dalies šviesa, tai pirmiausia reikia atsižvelgti į elektronų virpesius, nes tik labai lengvos įelektrintos dalelės gali virpėti tokiu dideliu dažniu. (v ~ 1014 s-1). Šviesa ne tik sugeriama, bet ir išklaidoma medžiagoje dėl jos nevienalytiškumo, susijusio su tankio fliuktuacijomis ir kt. medžiagų priemaišomis drumstose terpėse. Tačiau sklaida keičia tik šviesos sklidimo kryptį, bet nemažina šviesos bangų suminės energijos. Atrankioji švieos sugertis Pereinant šviesai per medžiagos sluoksnius jos spalva, t.y spektrinė sudėtis, kinta, nes kai kurios spalvos šviesa sugeriama stipriau. Tuomet perėjusi per medžiagą, balta šviesa pasidaro spalvota. Tokia šviesos sugertis vadinama atrankiąja. Šviesos filtrai – tam tikro storio dažyto stiklo plokštelės – arba kai kurie tirpalai. Geltonas filtras praleidžia tik geltoną šviesą, o kitos spalvos spindulius sugeria. Augalų lapai (chlorofilas) ypač stipriai sugeria raudoną ir melsvai violetinę šviesą, o žalios beveik visiškai nesugeria, todėl labai atsispindėjusioje ir per juos perėjusioje šviesoje yra žali. Atrankioji šviesos sugertis tirpaluose priklauso ne tik nuo bangos ilgio, bet ir nuo tirpalo sluoksnio storio t.y išėjusios iš tirpalo šviesos spalva keičiasi priklausomai nuo sluoksnio storio. Pvz., plonas briliantinės žalumos sluoksnis atrodo žalias, truputį storesnis – pilkai rausvas , o storas sluoksnis – jau raudonas. Bugero ir Lamberto dėsnis Pagal šį dėsnį energinio šviesos sumažėjimas – dI, perėjus šviesai be galo ploną medžiagos sluoksnį dI, yra tiesiog proporcingas medžiagos sluoksnio storiui ir kitusios į šį sluoksnį spinduliuotės šviesiui. dI= –KId . Proporcingumo koeficientas K vadinamas ilginiu sugerties koeficientu bangos ilgiui  . Jis priklauso nuo medžiagos prigimties, šviesos bangos ilgio ir sugeriančių šviesą dalelių koncentracijos, bet nepriklauso (tiesinės optikos ribose) nuo šviesio I. Minusas lygtyjke rodo, kad šviesos energija, perėjusi jai per tam tikrą medžiagos sluoksnį , mažėja, t.y dI laukelyje įrašoma 665 nm, nes tai atitinka chlorofilo α sugerties maksimumą (7.8.3 pav.). 16. „Spektras“ lango apačioje pateikiamos optinio tankio D maksimumų vertės pasirinktam bangos ilgiui. 17. Pasirenkant kitus spektrus pakartojami 15-16 punktai. 7.8.3 pav. Chlorofilo sugerties maksimumai atitinka 465 nm ir 665 nm bangos ilgius 18. Programa uždaroma nuspaudus mygtuką „Close“. Atsivėrusioje lentelėje pasirenkama „No“ (eksperimentas neišsaugomas)! Išjungiamas šviesos šaltinis (jungiklio padėtis „Off“). 19. Pasinaudojus formule Dλ = ελCl apskaičiuojamos tirpalų koncentracijos. Chlorofilo α dešimtainis molinis sugerties koeficientas ελ =105 M-1cm-1. 20. Nubraižomi du, atitinkantys skirtingus bandinio storius, optinio tankio priklausomybės nuo bandinio koncentracijos D = f (c) grafikai. Literatūra: 1. J.Butrimaitė, A.Dementjev, G.Dikčius, R.Gadonas, J. Jasevičiūtė, V. Karenauskaitė, V. Sirutkaitis, V. Smilgevičius (2004). Vadovėlis Fizika biomedicinos ir fizinių mokslų studentams 2 dalis, Vilnius, Vilniaus universiteto leidykla, 212psl. ISBN 9986-19-595-9. http://www.lasercenter.vu.lt/images/KEK_ir_LTC/03_Studijos/Mokom_Lab/Fizikos_Bendroji_Mo komoji/literatura/fizika_iidalis.pdf (2005).

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!