Цвет присутствует повсюду в нашей повседневной жизни. Знаете ли вы, что вы действительно можете измерить цвет? 

 spectrophotometer - спектрофотометр является важным инструментом для биологов и техников при анализе химических и биологических образцов.

В этом блоге будут рассмотрены некоторые основы спектрофотометрии и различные конфигурации.

Свет и цвет

Проще говоря, цвета зависят от освещения. На самом деле мы не видим цветов, скорее то, что мы видим как цвет, - это эффект света, падающего на объект. Когда белый свет падает на объект, он может отражаться, поглощаться или передаваться. Стекло пропускает большую часть света, который соприкасается с ним, поэтому оно кажется бесцветным. Снег отражает весь свет и кажется белым. Черная ткань поглощает весь свет и поэтому кажется черной. Красный лист бумаги отражает красный свет лучше, чем другие цвета. Большинство объектов кажутся цветными, потому что их химическая структура поглощает определенные длины волн света и отражает другие.

Когда мы обсуждаем свет, мы обычно имеем в виду белый свет. Тонкая линия света называется лучом; луч состоит из множества лучей света. Когда белый свет проходит через призму (треугольный прозрачный объект), цвета, составляющие белый свет, рассеиваются на семь цветовых полос. Эти полосы цвета называются спектром. Семь цветов составляют белый свет: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый. В любом спектре цветовые полосы всегда расположены в таком порядке слева направо.

Предположим, мы направляем луч белого света на вещество, которое поглощает синий свет. Поскольку синяя составляющая белого света поглощается веществом, пропускаемый свет в основном желтый, дополняющий синий цвет. Этот желтый свет достигает наших глаз, и мы “видим” вещество как вещество желтого цвета.

Изменение цвета системы, которая подвергается изменению концентрации какого-либо компонента, является основой колориметрического анализа.

Что такое колориметрия?

Колориметрия - это просто измерение цвета. Колориметрия - это определение концентрации вещества путем измерения относительного поглощения света по отношению к известной концентрации вещества. В визуальной колориметрии в качестве источника света обычно используется естественный или искусственный белый свет, и определения обычно производятся с помощью простого прибора, называемого колориметром или цветовым компаратором. Когда глаз заменяется фотоэлементом, прибор называется фотоэлектрическим колориметром.

Колориметрический анализ основан на принципе, согласно которому многие вещества вступают в реакцию друг с другом и образуют цвет, который может указывать на концентрацию измеряемого вещества. Когда вещество подвергается воздействию луча света с интенсивностью (i₀), часть излучения поглощается молекулами вещества и испускается излучение с интенсивностью (I). Эта разница в интенсивности используется для колориметрического определения.

Количество поглощенного излучения определяется законом Бера-Ламберта:

A = Ɛ · l · C

A    поглощение

Ɛ  является молярным коэффициентом экстинкции [L/(mol·cm)]

l     это длина пути (cm)

C     концентрация (mol/liter)

Фотометр против спектрофотометра

Фотометр

Фотометр выделяет определенную длину волны света с помощью фильтров. Колориметр использует фильтры пограничной полосы или какую-либо подобную систему для разделения света на цветовые компоненты, а затем подгоняет их к соответствующим кривым, основанным на человеческом глазу, для получения значений цвета, основанных на том, что видит человеческий глаз. Это идеально подходит для сопоставления зрительной реакции человека, но ничего не говорит вам о данных, невидимых человеческому глазу, таких как всплески излучения в узких точках спектра; это спектральные данные, и для них требуется спектрофотометр.

Check Out A Benchtop Photometer Here!

Спектрофотометр

Спектрофотометры отличаются от фотометров тем, что они позволяют проводить измерения в спектре всех длин волн видимого света, а не только заранее заданных длин волн. Спектрофотометры работают путем выделения света на определенных длинах волн из белого света. Спектрофотометр разбивает свет на спектр, используя цветную решетку или аналогичную систему. Затем массив датчиков считывает каждый участок спектра, получая спектральные данные. Это идеально, если вы анализируете спектральное излучение лампочки, звезды или какого-либо другого источника света, поэтому спектрофотометры часто используются в качестве научных приборов.

Check Out The iris Here!

Оптические конфигурации спектрофотометра

Один луч

В обычном однолучевом спектрофотометре холостой образец и образец измеряются последовательно с интервалом в несколько секунд для измерения одной длины волны и до нескольких минут для измерения полного спектра с помощью обычного прибора. Дрейф лампы может привести к значительным ошибкам в течение длительных интервалов времени.

Два луча

Двойной, или двухлучевой, спектрофотометр был разработан для компенсации этих изменений интенсивности лампы между измерениями на кюветах с эталоном и образцом. В этой конфигурации источник света излучает один световой луч, который разделяется световым прерывателем, создавая два луча одинаковой энергии с одинаковым оптическим путем. Один луч проходит через эталон, в то время как другой луч проходит через образец.

По сравнению с однолучевыми конструкциями двухлучевые приборы содержат больше оптических компонентов, что снижает пропускную способность и чувствительность. Для обеспечения высокой чувствительности может потребоваться длительное время измерения. Кроме того, более сложная механическая конструкция двухлучевого спектрофотометра может привести к снижению надежности.

Разделенный луч

Спектрофотометр с разделенным лучом напоминает двухлучевой спектрофотометр, но использует светоделитель вместо прерывателя для одновременной передачи света по траекториям эталона и образца на два отдельных, но идентичных детектора. Эта конфигурация позволяет измерять заготовку и образец одновременно. Конструкция с разделенным лучом механически проще, чем у настоящего двухлучевого прибора, и требует меньшего количества оптических элементов.

Наилучшие варианты использования спектрофотометра

Современные спектрофотометры спроектированы так, чтобы быть одновременно прочными и портативными, обеспечивая гибкость в использовании. В то время как приложения почти бесконечны, некоторые из лучших применений включают:

• Элементное определение качества воды

• Ферментативный анализ в вине

• Анализ свойств удобрений для сельского хозяйства

These are just some of the many potential uses for a spectrophotometer.