Взаимодействие света с веществом

Когда свет падает на прозрачное вещество, часть его отражается, часть поглощается, а часть пропускается веществом. Отражение светового потока оценивается коэффициентом отражения r, равным отношению отраженного от поверхности потока Ф_г к падающему Ф₀:

Поглощение характеризуется коэффициентом поглощения а, равным отношению светового потока Ф_а, поглощенного телом, к световому потоку Ф₀, падающему на него

Для характеристики пропускания света служит коэффициент пропускания τ, равный отношению пропущенного телом свето­вого потока Ф_τ к падающему Ф₀:

По закону сохранения энергии

Ф_τ+ Ф_а+ Φ_r= Ф₀

откуда следует

r+α+τ= 1.

Интенсивность света, вышедшего из слоя вещества толщиной l после поглощения (закон Бугера),

I_l=I₀e^-χl

где I_о — интенсивность света, падающего на слой поглощающего

вещества; χ — натуральный показатель поглощения.

Для монохроматического света, коэффициент χ называют монохроматическим натуральным

показателем поглощения.

Закон Бугера

I_l=I₀ 10^{-χ́ l},

где χ́ =0,43χ показатель поглощения. Закон Бугера — Ламберта — Бера

I_l=I₀e^{-χ l c} или I_l=I₀ 10^{-χ́ l c} или I_l=I₀e^{-ε C l}

где χ и χ́— натуральный (или монохроматический натураль­ный) показатель поглощения и показатель поглощения света на единицу концентрации вещества, с — концентрация растворенно­го вещества, е — молярный показатель поглощения, С — моляр­ная концентрация.

Коэффициент пропускания τ равен отношению интенсивностей света, прошедшего сквозь данное тело (или раствор) и упавшего на это тело,

Оптическая плотность раствора

D=lg = lg =χ́cl

Интенсивность света, рассеянного мелкими частицами, обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени (закон Релея):

Закон ослабления интенсивности света вследствие рассеяния

I_l=I₀ 10^-k΄l

где k' — показатель рассеяния.

Закон ослабления интенсивности света вследствие совместного

действия поглощения и рассеяния

I_l=I₀ 10^-μ΄l

где μ΄ = χ́+k΄— показатель ослабления.

Формула Хиски

Здесь I₀ и I_l — интенсивности излучения, прошедшего через

раствор сравнения и исследуемый раствор; s_o и s_l— ширина

щели монохроматора при исследовании раствора сравнения и

изучаемого раствора соответственно; r — чувствительность спек-

трофотометра.

Интенсивность люминесценции вещества

I_л = 2,3I_оφD

где I_о — интенсивность возбуждающего света, φ — квантовый выход люминесценции, D — оптическая плотность образца.

Время жизни молекулы в возбужденном состоянии,

где I_л0— интенсивность люминесценции в начальный момент вре­мени и I_лt (в момент времени t после начала измерения.

Формула Штерна — Фольмера

где U и U_Т — наблюдаемая величина при отсутствии тушителя флуоресценции и вместе с ним; C_T — молярная концентра­ция тушителя; τ — время жизни молекулы в возбужденном состоянии; k= 10⁹ М~ -с~'. Если τ≈1 нc, то наблюдается синглетный механизм тушения флуоресценции, если τ≈1 мкс, то тушение флуоресценции происходит по триплетному меха­низму.