24.Бугер заңы. Бугер заңын тексеру үшін арналған қондырғының толық сипаттамасы

Электромагниттік толқын зат арқылы өткенде толқын энергиясының бір бөлігі атомдар мен молекулалардағы электрондардың тербелістерін қоздыруға жұмсалады. Біртекті мінсіз (идеал) ортадағы периодты тербеліс жасайтын дипольдар сол жиілікте екінші реттік электромагниттік толқындар шығарады; бұлар бастапқы толқынмен интерференцияланып оның фазалық таралу жылдамдығын өзгертеді, бірақ осы жағдайда оған энергияның жұтылған үлесін түгелдей береді.

Реал затта тербеліс жасап тұрған электрондардың энергиясы түгелдей электромагниттік толқындар түрінде кері шығарылмайды, оның бір бөлігі энергияның басқа түрлеріне, негізінен жылуға айналады. Қозған атомдар мен молекулалар әсерлеседі және бір-бірімен соқтығысады. Осындай соқтығысуларда атомдардың ішіндегі электрондардың тербеліс энергиясы атомдардың бүтіндей сыртқы хаостық қозғалыстары энергиясына ауыса алады. Металдарда электромагниттік толқын еркін электрондарды тербелмелі қозғалысқа түсіреді, бұлар артынан соқтығысқанда жинақталған артық энергияны кристалдық тордың иондарына береді, сөйтіп оны қыздырады. Кейбір жағдайларда молекулада жұтылған энергия нақты химиялық байланыста шоғырланып және толығынан оны үзуге жұмсалуы мүмкін. Бұл - фотохимиялық реакциялар, яғни жарық толқыны энергиясының есебінен өтетін реакциялар.

Ортаның оптикалық біртекті еместігі едәуір болғанда қоздырылған атомдар мен молекулалардың кері қарай шығаратын электромагниттік толқындарының белгілі бөлігі бастапқы толқындарға қатысты когерентті болмайды да жан-жаққа шашырайды. Осындай шашырау нәтижесінде алғашқы жарық шоғының энергиясы қозған атомдар энергиясының энергияның басқа энергия түріне қайтымсыз ауысқандағыдай біртіндеп азаяды.

Бугер формуласын қорыту. Интенсивтігі жарықтың параллель шоғы қалыңдығы мөлдір біртекті ортаның бетіне нормаль бағытталған болсын. Жұтылу нәтижесінде ортадан шыққан шоқтың интенсивтігі кемиді (оны арқылы белгілейміз). Заттың берілген қабатында жұтылу заңдылығын анықтау керек.

Қалыңдығы қабаттан шығатын жарықтың интенсивтігі өрнегін алу үшін (7.39) өрнекті 0-ден -ге дейінгі аралықта интегралдауға тиіспіз:

.

Ортаның біртектілігі жайындағы және әрбір қабатта түсетін энергияның бірдей бөлігі жұтылатындығы жайлы ұйғарымға байланысты ортаның жұтылу қабілетін сипаттаушы коэффициент, координаттан да, интенсивтіктен де тәуелді болмайды (сызықтық оптикалық эффект). Демек, оны тұрақты ретінде интеграл астынан шығаруға болады. Сонда мынаны аламыз:

Осыдан

,мұндағы және - ортаның бетіне түсетін және қалыңдығы қабаттан шығатын жарық интенсивтігі, -жұтылу коэффициенті.

Бұл формуланы 1729ж. Бугер (1698-1758) тағайындап негіздеген, сондықтан Бугер заңы деп аталады.

Бугер және одан тәуелсіз Беер (1852) ерітіндінің жарықты жұтуы (жұтпайтын еріткіште) ерітілген заттың молекулалық концентрациясына пропорционал болатындығын тағайындады, яғни

мұндағы - ерітілген зат молекуласына тән және концентрацияға тәуелсіз жұтылу коэффициенті. .

Бұл өрнек газдар мен ортаның жеке бөлшектерінің өзара ықпалын ескермеуге болатын концентрациясы өте аз ерітінділер үшін орындалады. (7.34а) өрнегі орындалатын аралықта онымен пайдаланып ерітіндідегі жұтатын заттың концентрациясын анықтауға болады.