3. Закон Бера.

Рассмотрим взаимодействие кванта света с частицами вещества – атомами или молекулами, которые делают раствор окрашенным, т.е. пропускающим свет только определенного диапазона длин волн. Остальные длины волн раствором поглощаются.

Введем понятие эффективного сечения поглощения кванта света с |частицей. Эта величина характеризует вероятность поглощения кванта света частицей.

Численно, эффективное сечение поглощения равно площади, центр которой совпадает с центром частицы; попадая в эту площадь, квант света будет поглощаться. Эффективное сечение поглощения может быть больше, меньше или равно геометрической площади сечения частицы.

Рассмотрим кювету с раствором, рис. 3, в котором имеются поглощающие частицы с числовой концентрацией

,

где – число поглощающих частиц в объеме раствора .

Суммарное эффективное сечение поглощения всех частиц в объеме равно

.

При записи последней формулы мы предположили, что частицы не перекрывают друг друга в плоскости кюветы . Это эквивалентно малой концентрации раствора.

Так как доля эффективного сечения поглощения для частиц в общем сечении кюветы пропорциональна доле, поглощенной на толщине интенсивности света, то можно записать

,

где знак минус указывает на уменьшение интенсивности с увеличением координаты . При этом, суммарное эффективное сечение поглощения увеличивается.

Из сравнения последней формулы с законом Бугера можно заключить, что показатель поглощения равен . Учитывая связь числовой и молярной концентрации , где – число Авогадро, получаем

,

где – показатель поглощения для раствора единичной концентрации, равный суммарному эффективному сечению поглощения одного моля частиц в растворе.

Закон Бера формулируется следующим образом:

Показатель поглощения прямо пропорционален концентрации вещества в окрашенных растворах.

3. Закон Бугера–Ламберта–Бера.

Закон Бугера и закон Бэра можно объединить.

,

где – молярный коэффициент поглощения, – молярная концентрация исследуемого окрашенного раствора. Основание используется для удобства вычислений.

Если свет поглощается слоем раствора конечной толщины , закон Бугера – Ламберта – Бэра можно записать

,

где – оптическая плотность раствора, – интенсивность света, прошедшего через раствор.

Используют также обратное соотношение

.

Величина – прозрачность раствора. На шкалах приборов она часто указывается в %. Связь между оптической плотностью и прозрачностью раствора имеет вид .

Закон Бугера – Ламберта – Бэра справедлив для:

1. монохроматического света,

2. слабых растворов,

3. растворитель не поглощает свет с длинной волны, на которой проводится исследование раствора.

3. Оптические методы анализа веществ.

В клинических лабораториях широко применяются методы анализа веществ, основанные на законе Бугера.

Концентрационная колометрия (colour – цвет) – это метод определения концентрации вещества в окрашенном растворе, основанный на сравнении интенсивности поглощения света в стандартном и исследуемом растворах.