Жүйенің сәулені жұту мүмкіндігі

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Жоспары

Кіріспе

Негізгі бөлім

1. Жүйенің сәулені жұту мүмкіндігі.

2. Ламберт- Бугер-Бер заңы.

3. Заттардың оптикалық тығыздығы.

4. Фотобиологиялық үдерістердің жұтылу спектрі.

Қорытынды

Пайдаланған әдебиеттер

Кіріспе

Жарықтың жұтылуы - орта арқылы өткен жарық қарқындылығының сол орта бөлшектерімен өзара әсерлесуі нәтижесінде кемуі. Жарықтың жұтылуы кезінде зат қызады, атомдар не молекулалар иондалады не қозады, фотохим. процестер жүреді, т. б. Жарық энергиясы затта толығымен жұтылуы не сол заттан кері қарай басқа бір жиілікпен шығуы мүмкін. Жарықтың жұтылуының негізгі заңы - Бугер - Ламберт - Бер заңы. Жарықтың жұтылуы ғылым мен техниканың әр түрлі саласында (абсорбциялық спектрлік анализ, спектрофотометрия, колориметрия, т. б. ) қолданылады.

Жарық жұтылу заңы тек қана жұтылу орталығы молекулалық түзіліс болып табылатын (жеке молекулалар немесе иондар және олардың мольдік түзілістері) жүйелер үшін қатаң тұрде орындалады. Ондағы (е) коэффициенті заттың концентрациясына тәуелді емес. Егер зат еріген кезде жұтылу орталықтарының табиғаты өзгеретін болса (мысалы, ассоциация немесе диссоциация себебінен), онда әр түрлі зат концентрациясы үшін жұтылудің мольдік көрсеткіші де түрліше болады.

Жарық жұтылуының негізгі заңы заттың концентрациясы 0, 01 моль/л-ден кем болғанда сұйытылған ерітінділерде орындалатыны көптеген өлшеулер нәтижесінде анықталған. Концентрация жоғары болганда, сәуле шығару заттың әрбір бөлшегінің (молекула немесе ион) - сіңірілетін көрші бөлшектердін зарядты боліп, таратуына әсерін тигізеді. Нәтижесінде заттың берілген толқын ұзындығындағы сәуле шығаруды жұтылу қабілеті өзгереді де, жарық жұтылуінің негізгі заңынан ауытқуы, яғни оптикалық тығыздықтың зат концентрациясынан тікелей ауытқуы байқалады. Жарық жұтылуынің негізгі заңынан аспаптық себептермен ауытқуы электромагниттік сәуле шығару ағынының монохроматты болмауына байланысты. Алайда сандық талдау кезінде талданатын заттың жұтылу жолақтары спектрофотометр саңылауының спектрлік енінен едәуір үлкен болғандықтан, айтарлықтай қатеге жол берілмейді.

Жарықты жұтылуы заңдылықтары

Фотохимияның негізгі заңына сәйкес энергияның сақталу заңының жемісі болып табылатын фотохимиялық әсерді, тек сол жүйеде жұтылған жарық қана тудыра алады. Ал сол жүйеде жұтылмаған жарық ешқашан фотохимиялық реакция тудыра алмайды. Сондықтан фотобиологиялық үдерістердің энергетикалық жағдайын қарастыру үшін жүйенің жарықты жұту қабілетін білу керек.

Бұл жағдайда:

1. Жалпы жұтылатын энергияның мөлшерін немесе бірлік уақыт ішінде жұтылатын кванттардың санын білу керек. Бұл көрсеткіш жүйенің оптикалық тығыздығы арқылы бағаланады;

2. Жұтылған кванттың шамасын білу керек.

Бірінші фактор бірлік уақыт ішінде жүрген реакцияның санын яғни үдерістердің жылдамдығын анықтайды.

Екінші фактор фотореакцияның энергетикалық жағдайын яғни қандай реакция жүруі мүмкін екендігін анықтайды.

Жарық толқыны басқа зат аркылы өткенде сол затты құрайтын атомдарды, электрондарды еріксіз тербеліске түсіреді. Оған жарық толқынының біраз энергиясы жұмсалады да, соның әсерінен жарық толқынының интенсивтілігі төмендейді. Осы үдеріспен қатар жарық толқынының энергиясы басқа энергияның түрлеріне де жұмсалады. Мысалы, атомдар мен молекулалардың жылулық әсеріне, атомдардың қозуына, оларды иондауға жарық толқынының энергиясы жұмсалады. Жарық толқыны энергиясының заттың ішкі энергиясына және энергияның басқа түріне айналып кетуін жарықтың жұтылуы деп атайды. Біртекті ортаға сәулелері паралель түскен ақ жарықтың (монохромат) жұтылуын П. Бугер мен И Ламберт анықтап берді. заттан өткен жарықтың интенсивтілігінің азаюы (dJ), осы қалыңдыққа және жарықтың интенсивтілігіне (J) тура пропорционал (1-сурет) болады, яғни: dJ = -k Jdx (1),

мұндағы k - жұтылудың натурал көрсеткіші, ол заттың табиғаты мен жарық толқынының ұзындығына байланысты болады. Ал «-» таңбасы жарық интенсивтілігінің азаятындығын көрсетеді, яғни dJ<0.

Қалыңдығы d -ға тең заттан өткен жарықтың жұтылу заңдылығын табу үшін, (1) - өрнекті интегралдаса, онда жарықтың жұтылуын сипаттайтын Бугер - Ламберт заңы J _d =J ₀ e ^kd (2) алынады.

Мұндағы J _d - заттан өткен, J ₀ - зат бетіне түскен жарықтың интенсивтілігі.

Егер d- 1/k болса, онда J _d =J ₀ /d=J ₀ /2, 72 болады, яғни зат қалыңдығы жұтылу коэффициентінің натурал көрсеткішінің кері шамасына тең болған жағдайда, зат қабатынан өткен жарық интенсивтілігі 2, 72 есе кемиді. Олай болса жұтылу коэффициентінің натурал көрсеткіші деп, жарық интенсивтілігін 2, 72 есе азайтатын зат қабатының қалыңдығына кері шаманы айтады.

Әртүрлі ерітінділерден өткен жарықтың жұтылу құбылысын зерттеу биологтар, фармацевтер, дәрігерлер үшін маңызы зор. Ерітінділерде жарықтың жұтылу құбылысы еріген зат молекулаларының (С) мөлшеріне (концетрациясына) тікелей байланысты болғандықтан, А. Бер түрлі ерітінділердегі жарықтың жұтылу құбылысын зерттей келіп, олардың жұтылу коэффициенті k = χ•d•C тең екендігін анықтады. Сондықтан ерітінділер үшін жарықтың жұтылу құбылысы J _d = J ₀ e ^_xdC түрінде анықталады. Бұл заңды Бугер - Ламберт - Бер заңы деп атайды.

Жарықтың жұтылу құбылысын сипаттау үшін өткізу коэффициенті

τ=J _d /J ₀ және оптикалық тығыздық D=lg(l/τ) деген шамалар қолданылады.

Өткізу коэффициент деп - заттан немесе ерітіндіден өткен жарық ағынының осы заттың немесе ерітіндінің бетіне түскен жарық ағымына қатынасын айтады. Оптикалық тығыздық деп D =lg(1/τ) =lg(J _d /J ₀ ) = χ• d•С - шамасын айтады.

Заттар толқын ұзындығы әр түрлі жарықты түрлі дәрежеде жұтады. Заттардың оптикалық тығыздығының жұтылған жарықтың толқын ұындығына тәуелділігін сипаттайтын қисық сызықты жұтылу спектрі деп атайды. Негізінен молекулалардың жұтылу спектрі үздіксіз болып келеді. Кейде жарық кванттарының ең көп жұтылған жеріндегі толқын ұзындығына оптикалық тығыздықтың ең үлкен мәні сәйкес келеді.

суретте күн сәулесінің көрінетін және ультракүлгін аймағындағы кейбір маңызды биологиялық қосылыстардың спектрі берілген:
ақуыздың ең көп жұтылуы жарықтың - 280 нм;
нуклейн қышқылы - 260 нм;
хлорофилл - 430, 680 нм ;
родопсин - 500 нм толқын ұзындықтарына сәйкес келеді.

1. Сурет. Кейбір маңызды биологиялық қосылыстардың спектрі

Абсцисса осінде - нанометрмен алынған толқын ұзындығы; ордината осінде
- заттардың оптикалық тығыздығы; 1- ақуыз; 2 - нуклеин қышқылы; 3-
хлорофилл; 4-родопсин '