Când lumina trece printr-o parte semnificativă a fotonilor blocați atomii substanțelor și fluxul luminos este atenuat. captarea Photon pot apărea datorită efectului fotoelectric datorită excitarea atomului sau în care fotonii optic transportă electroni atom la niveluri mai mari de energie. Cei mai mulți atomi și molecule se întâlnesc în direcția luminii, cu atât mai mare probabilitatea de captare de fotoni și o absorbție mai ușoară. Trimite pe suprafața plană a cilindrului fascicul paralel de lumină de-a lungul axei cilindrului OX (Fig.). Să I0 - intensitatea luminii incidente. La o l distanță de suprafață
Din această formulă se observă că indicele de absorbție k este reciproca a grosimii stratului de material care atenueaza intensitatea luminii cu un factor e (t. E. Aproximativ 2,3 ori). Dimensiunea indicelui de absorbție - m -1
Ecuația se numește legea lui Bouger (numit după savantul francez Pierre Bouguer, care a stabilit legea prin experiment în 1729).
Experiența a arătat că, în multe cazuri, atunci când lumina este absorbită de moleculele unei substanțe dizolvate în coeficientul transparent de absorbție a solventului este proporțională cu numărul de molecule care absorb lumina pe unitatea de lungime a razei de lumină sau, echivalent, pe unitatea de volum, care este proporțională cu ..; Concentrația soluției: k = Ac. în cazul în care un - coeficient de absorbție a luminii per concentrație unitară a substanței. Această relație a fost stabilită în 1852 de către savantul german A. Behr. Substituind valoarea (5.17), obținem legea -Bera Bouger I = Io e - Acl.
Trebuie remarcat, totuși, că o astfel de simplă dependență a coeficientului de absorbție la concentrația soluției nu este respectat întotdeauna.
Logaritmul ecuația (5.21) și trecerea de la logaritmi naturali în zecimal, găsi valoarea indicelui de absorbție
logaritmul zecimal al raportului dintre intensitatea luminii incidente pe fond la intensitatea luminii transmise prin substanța este numită densitatea optică a materialului: D = lg (I0 / I). Astfel,
în cazul în care ne-am desemnat unê 2,3 = e.
Densitatea optică a soluției este proporțională cu concentrația substanței în soluție și grosimea stratului în care are loc absorbția. Densitatea optică caracterizează capacitatea de absorbție a substanței. Dacă lumina este absorbită de un sistem complex (de exemplu, țesut biologic), valoarea totală a densității optice a unui astfel de sistem este suma densitățile optice ale componentelor sale, datorită absorbției de fotoni acționează independent cu un component dintr-o altă proprietăți a componentelor.
Raportul T = I êI0 se numește factor de transmisie. Evident, D = lg (l êT). Măsurarea factorului de transmisie este redusă la măsurarea intensității luminii incidente pe dispozitivul de măsurare (sau fotomultiplicator fotoelemente - PMT), fără a obiectului testat (I0.) Și, după ce trece prin obiect (I).
Densitatea optică egală cu 1, corespunde transmiterii de 0,1 sau 10%. Densitatea optică egală cu 2, corespunzător transmisiei 1%, și așa mai departe. D.
Coeficientul de absorbție și absorbanța dependentă lungime de undă. Dependența densității optice din lungimea de undă a spectrului de absorbție se numește. Graficul acestei relații este o curbă cu vârfuri în anumite intervale de lungimi de undă în care există o absorbție puternică a luminii în substanță. Aceste intervale sunt numite benzile de absorbție. corpuri transparente Y (sticlă de apă) sunt benzi de absorbție în partea infraroșu sau în ultraviolet ale spectrului. Proteinele care corespund absorbției maxime de 250 nm. Acizi nucleici in - .. 60 nm, etc. In banda de absorbție a corpurilor de culoare sunt (cel puțin parțial) în spectrul .vidimoy. Deci, corpul verde absoarbe lumina în toate părțile spectrului vizibil, în plus față de verde. În cazul în care corpul verde la lumină, cum ar fi lumina roșie, corpul va apărea la „negru“, deoarece partea roșie a spectrului, care este absorbit de către organism.
Dacă lumina de la o sursă de autorizare a unui spectru continuu, să treacă printr-un gaz sau vapori de rarefiată, atunci spectrul va apărea linii negre sau benzi care corespund liniilor sau benzilor din spectrul radiației de gaz sau vapori. Spectrele de absorbție sunt explicate legea lui Kirchhoff, potrivit căreia emisivitatea unei substanțe la o anumită temperatură și lungimea de undă este proporțională cu absorbanta.
Multe plante sunt verzi din cauza clorofila (sau mai precis, mai multe tipuri de clorofilă - a, b, etc.). Astfel, clorofilă și are două benzi de absorbție în intervalele 400-440 nm și 600-630 nm, adică ,. Aproape toate părțile spectrului vizibil, în plus față de verde, și un pic de culoare roșie. Prin urmare, frunzele de plante sunt de culoare verde, ușor colorat în roșu, care este bine-cunoscut artiști și a fost dovedit K. A. Timiryazevym. Porțiunile rămase ale frunzelor spectrului absorb și energia luminoasă absorbită este cheltuită pentru fotosinteză și în parte prin încălzirea lor.
Gradul de absorbție a luminii a unei substanțe este determinată de compoziția sa moleculară. Uneori, o mică diferență în structura moleculelor ale celor două substanțe de a provoca diferențe semnificative în gradul de absorbție a luminii. Astfel, structura moleculelor hem (hemoglobină substanțe colorante) este foarte similar cu structura moleculei de clorofilă, de asemenea. centre active ale ambelor molecule, fotoni interesante constau din inele porfirine, ci în mijlocul grupului activ clorofilei este un atom de magneziu în moleculă și hem - fier atom, care definește o culoare roșie de sânge în loc de culoarea verde a frunzelor. Acoperirea minerale, și, prin urmare, absorbția luminii depinde uneori foarte mici cantități de impurități de metale din grupa fierului (mangan, fier, crom). Deosebit de puternic influență crom, care, în acest sens, și a primit numele său (crom greacă -. Culoare). Deci, se pare rubin mineral roșcat utilizat ca substanță activă în lasere cu impurități reduse ioni Cr 3+ la alumină A12 oxid O3. Este interesant faptul că cantități mari de crom același motiv colorarea acestui mineral în verde (smarald). Amplasarea benzilor de absorbție, și agenți de colorare depind și de valența ionilor săi impuritate constituente. De exemplu, fier, o parte din minerale sub formă de Fe 2+. pictează-l într-o culoare verde, și fier sub forma de Fe 3+ - roșu.
La începutul oricărei interacțiunii luminii cu materia este acționează de absorbție de fotoni de electroni. Dacă energia fotonilor este mai mare decât funcția de lucru de electroni al atomului, efectul fotoelectric se produce ceea ce conduce la ionizarea atomilor și rupe legăturile chimice dintre atomii din molecule. Fotonii cu electroni atomici de energie mai mici transferate de la starea de bază la un nivel crescut de energie, ceea ce duce la excitarea atomilor și moleculelor. Cu toate acestea, atomi și molecule, în general, nu pot fi mult timp în starea excitată și energia în exces este transmisă mediul într-unul dintre următoarele procese.
1. tranziție neradiativ la starea solului, în care energia de excitație este transferată la moleculele din jur și, eventual, transformată în căldură. În mod similar, transformată în căldură și energie a electronilor transferate la starea solului, ca urmare a efectului fotoelectric, în cazul în care acești electroni rămân în interiorul corpului iradiat.
2. Reacția fotochimice, adică. E. Reacția a provocat excitație foton moleculă sau ionizarea moleculelor evadeze din aceasta photoelectron.
3. Luminiscenta - transferul de electroni la starea solului, cu emisia a moleculei într-una sau mai multe serii de fotoni.
Ultimele două procese sunt deosebit de importante în biofizică, și ne vom uita la ele mai în detaliu.