Viková, M. : ZÁŘENÍ II. Martina Viková. LCAM DTM FT TU Liberec, (hranol, mřížka) štěrbina. Přednášky z : Textilní fyzika

Podobné dokumenty
Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK (ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE)

13. Spektroskopie základní pojmy

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Vybrané spektroskopické metody

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti nm

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

Úloha č. 1: CD spektroskopie

Metody charakterizace nanomaterálů I

Stručný úvod do spektroskopie

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Vybrané metody spektráln. lní analýzy. Metody charakterizace nanomaterálů I

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

Fluorescence (luminiscence)

Spektroskopické é techniky a mikroskopie. Spektroskopie. Typy spektroskopických metod. Cirkulární dichroismus. Fluorescence UV-VIS

Základy fotometrie, využití v klinické biochemii

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Měření šířky zakázaného pásu polovodičů

16. Franck Hertzův experiment

Barevné principy absorpce a fluorescence

FLUORIMETRICKÉ STANOVENÍ FLUORESCEINU

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

ZÁKLADNÍ ČÁSTI SPEKTRÁLNÍCH PŘÍSTROJŮ

Spektrum. Spektrum. zisk rozkladem bílého světla

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

Absorpční fotometrie

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

DZDDPZ1 - Fyzikální základy DPZ (opakování) Doc. Dr. Ing. Jiří Horák Institut geoinformatiky VŠB-TU Ostrava

CZ.1.07/2.2.00/ AČ (RCPTM) Spektroskopie 1 / 24

Balmerova série. F. Grepl 1, M. Benc 2, J. Stuchlý 3 Gymnázium Havlíčkův Brod 1, Gymnázium Mnichovo Hradiště 2, Gymnázium Šumperk 3

Barevné principy absorpce a fluorescence

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

IDENTIFIKACE NEZNÁMÉ ORGANICKÉ LÁTKY POMOCÍ INFRAČERVENÉ SPEKTROMETRIE

Pokročilé cvičení z fyzikální chemie KFC/POK2 Vibrační spektroskopie

Fyzikální podstata DPZ

Využití UV/VIS a IR spektrometrie v analýze potravin

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Infračervená spektrometrie

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

STANOVENÍ ETHANOLU V ALKOHOLICKÉM NÁPOJI POMOCÍ NIR SPEKTROMETRIE

Ing. Pavel Hrzina, Ph.D. - Laboratoř diagnostiky fotovoltaických systémů Katedra elektrotechnologie K13113

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Příklady biochemických metod turbidimetrie, nefelometrie. Miroslav Průcha

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

APO seminář 5: OPTICKÉ METODY v APO

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ

Infračervená spektroskopie

Balmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU II

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

Základní parametry absorpčního spektra, vliv přístrojové funkce (spektrální šířky štěrbiny), vliv polohy kyvety a vlastní fluorescence vzorku

KOMPLEXY EUROPIA(III) LUMINISCENČNÍ VLASTNOSTI A VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII. Pavla Pekárková

Měření absorbce záření gama

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

Úloha 15: Studium polovodičového GaAs/GaAlAs laseru

Světlo x elmag. záření. základní principy

MĚŘENÍ ABSORPCE SVĚTLA SPEKOLEM

4. Spektrální metody pro prvkovou analýzu léčiv optická atomová spektroskopie

Měření koncentrace roztoku absorpčním spektrofotometrem

METODY - spektrometrické

HPLC - Detektory A.Braithwaite and F.J.Smith; Chromatographic Methods, Fifth edition, Blackie Academic & Professional 1996 Colin F. Poole and Salwa K.

FOTOAKUSTIKA. Vítězslav Otruba

DPZ - IIa Radiometrické základy

Základy spektroskopických metod

Spektrální charakteristiky

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Atomová absorpční spektrometrie (AAS)

Fyzikální metody, které získávají potřebné. vlastností molekul a atomů měřené soustavy může jít o změnu barvy či její intenzity, luminiscenci,

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

Zdroje optického záření

ULTRAFIALOVÁ A VIDITELNÁ SPEKTROMETRIE

Refraktometrie, interferometrie, polarimetrie, nefelometrie, turbidimetrie

Chromismus a jeho aplikace III

fenanthrolinem Příprava

Správa barev. Měřící přístroje. Správa barev. Vytvořila: Jana Zavadilová Vytvořila dne: 14. února

Plamenová fotometrie

Přednáška č.14. Optika

Spektrometrické metody. Luminiscenční spektroskopie

Úvod k biochemickému praktiku. Pavel Jirásek

Transkript:

Záření II Martina Viková LCAM DTM FT TU Liberec, martina.vikova@vslib.cz kolimátor dalekohled štěrbina (hranol, mřížka)

SPEKTRA LÁTEK L I Zářící zdroje vysílají záření závislé na jejich chemickém složení a fyzikálních vlastnostech. Záření má různé druhy optických spekter. Soustava spektrálních čar daného prvku je pro každý prvek (atom) charakteristická jako otisk prstu každého člověka. Spektrum vysílaného zdroje získáme rozkladem na monochromátoru (obvykle optickém hranolu nebo optické mřížce).

SPEKTRA LÁTEK L II SPEKTRA LÁTEK L vznikají buď vyzařov ováním m světla (emisní spektra) nebo pohlcování světla (absorpční spektra). EMISNÍ SPEKTRUM Soubor frekvencí elektromagnetického záření vyzařovaného látkou rozdělení emisních spekter: a) Spojité spektrum b) Čárové spektrum c) Pásové spektrum

Spojité spektrum - obsahuje elektromagnetické vlny všech v vlnových délek d v určit itém m intervalu zdroj: : rozžhaven havené pevné a kapalné látky(např.. vlákno žárovky, roztavené kovy, ) Čárové spektrum - tvořen ené úzkými, navzájem oddělenými spektráln lními čárami o různr zné intenzitě zdroj: : výboj v plynu za snížen eného tlaku, jiskrový výboj

emisní spektrum vodíku emisní spektrum uhlíku emisní spektrum síry emisní spektrum sodíku

Vliv rozlišen ení spektrometru emisní spektrum sodíku

emisní spektrum směsi par kadmia, rtuti a zinku Pásové spektrum - tvořen ené pásy s množstv stvím m spektráln lních čar těsnt sné blízkosti, mezi nimiž jsou temné úseky zdroj: : zářícíz molekuly látekl

ABSORPČNÍ SPEKTRUM Soubor temných čar (pásů ve spojitém spektru světla), které vznikají při pohlcování záření látkou rozdělení absorpčního spektra: a) Čárové spektrum b) Pásové spektrum na rozdíl od emisních spekter nemusíme vzorek látky rozžhavit na velmi vysokou teplotu -sloučíme-li emisní a absorpční spektrum stejné látky, získáme spektrum spojité

SPEKTRUM SLUNEČNÍHO ZÁŘENZ ENÍ obsahuje velké množství absorpčních čar (kolem 20 000) Fraunhoferovy čáry Temné čáry ve spektru slunečního záření, které vznikají absorpcí slunečního záření určitých vlnových délek při jeho průchodu chromosférou Slunce a atmosférou Země. Joseph Fraunhofer (1787 1826)

Absorpce elektromagnetického zářenz ení atmosférou Zemská atmosféra propouští v podstatě pouze radiové vlny a vizuální oblast spektra

Prostup světla látkoul při prostupu světla látkou prochází pouze jeho část nezměněná v původním směru; zbytek se může buď rozptýlit, nebo absorbovat. optické metody jsou založeny na interakci elektromagnetického záření s částicemi látky, kterou záření prochází.

Absorpce energie I h ν = E E h. c 2 1 = λ Závisí na typu přechodu do vyšších energetických hladin a odpovídajícímu rozsahu frekvencí absorbovaného záření. Rotační stav. Vibrační stav. Excitace valenčních elektronů.

Absorpce energie II Stav, kdy n = 1 je základní stav vodíku E1 = 13,6 ev je to záporně vzatá energie atomu vodíku. Energii 13,6 ev musíme atomu dodat, aby se ionizoval. Stavy s vyšší energií jsou excitované stavy vodíku.

Absorpce energie III U molekul je nutné brát v úvahu rovněž vibrační a rotační stupně volnosti těchto částic. Přechody elektronů jsou doprovázeny excitací vibračních a rotačních hladin molekuly. Výsledné absorpční spektrum je pásové.

SPEKTRÁLN LNÍ ANALÝZA metoda studia chemického ho složen ení látek, která je založena na poznatku, že e poloha čar ve spektru umožň žňuje přesnp esně určit obsah chemických prvků ve zkoumané látce - zjišťuje vlnové délky světla, které vyzařuje určitý zdroj. - používá: spektroskop rozloží složené světlo na jednotlivé barvy

Transmitance Transmitance T (propustnost) T = I / I o - má hodnoty od 0-1 (0 100%) T = 0 prostředí nepropouští světlo vůbec T = 1 prostředí propouští všechno světlo l I 0 I dl L

Bouguer-Lambert Lambertův zákon Transmitance di = k I λ λ 0λ dl di I 0λ λ = k λ dl Tloušťka

Beerův zákon di I 0λ λ = k ' λ dc Transmitance Koncentrace

Lambert-Beer Beerův zákon Základním vztahem pro absorpční fotometrii je zákon Lambert-Beerův. A = logt A = log10 εcl A = εcl A = absorbance ε = molární absorpční koeficient pro danou vlnovou délku c = koncentrace roztoku l = délka optické dráhy (tj. tloušťka vrstvy roztoku) Absorbance je přímo úměrná koncentraci c a tloušťce vrstvy l.

Stanovení obsahu látky l ve vzorku s použit itím kalibračního grafu (křivky) Grafickým znázorněním Lambert-Beerova zákona je přímka, která prochází počátkem. Hodnota koncentrace c se vynáší jako nezávisle proměnná na osu x a absorbance A jako závisle proměnná na osu y. Absorpční koeficient ε je směrnicí přímky. Sestrojení kalibračního grafu připravit obvykle 5 7 standardních roztoků, které mají přesně známou koncentraci + roztok vzorku o neznámé koncentraci + slepý vzorek. změřit absorbance těchto roztoků při vhodné λ. sestrojit kalibrační křivku z naměřených hodnot. odečíst z této křivky koncentraci látky ve vzorku

Absorbance vs. koncentrace

Slepý vzorek je složen ze všech použitých rozpouštědel a činidel použitých při zpracování vzorku, chybí jen stanovovaná látka.

Schéma spektrofotometru Všechny fotometry a spektrofotometry sestávají ze tří základních částí: a) zdroj zářivé energie (VIS a UV) b) filtr nebo mřížka pro izolaci úzkého pásma světla o určité vlnové délce c) detektor měřicí zářivou energii propuštěnou vzorkem zdroj čočka štěrbina monochromátor Vzorek detektor (kyveta)

Dvoukanálov lové spektrofotometry Výhoda oproti jednokanálovým systémům: eliminace driftu světelného zdroje

UV Záření a měřm ěření ochranných vlastností textilií I Sluneční záření nemá pouze pozitivní účinky, může i škodit! Nárůst počtu onemocnění rakovinou kůže (melanom)

UV Záření a měřm ěření ochranných vlastností textilií II Pozor ochranný faktor SPF 30+ oproti SPF 15+ neznamená možnost dvojnásobné doby pobytu na slunci!!! (SPF 30+ pohlcuje 96% UV záření; SPF 15+ pohlcuje 93%.) 25 Transmise: BAVLNA-průměrné hodnoty T λ 20 15 T% 10 5 0 280 300 320 340 360 380 400 nm bez úpravy kachbrite-ba slepa vzorka Kachbrite-Ba 0,05% Kachbrte-Ba 0,1% Kachbrite-P slepa vzorka Kachbrite-P 0,05% Kachbrite-P 0,1%

Infračervená spektroskopie (IČ,, IR) I záření infračervené oblasti (1000 - cca 20 000 nm) - vyvolání přechodů vibračními a rotačními stavy molekul, charakteristické pásy pro jednotlivé funkční skupiny Celá infračervená oblast bývá rozdělena blízká IR oblast (13000-4000 cm-1) NIR střední IR oblast (4000-200 cm-1) MIR nejpoužívanější vzdálená IR oblast (200-10 cm-1) FIR analýza vibračních a rotačních stavů - informace o typech uskupení atomů v molekulách IČ spektrum - charakteristické pro danou sloučeninu

Infračerven ervená spektroskopie (IČ,, IR) II Molekula se může pohybovat různým způsobem: V prostoru určitým směrem a rychlostí - translační pohyb, je spojen s kinetickou energií molekuly 1 2 1 2 1 2 1 2 EK = mν = mxν + myν + mzν 2 2 2 2 existují 3 translační stupně svobody Rotace podle jisté vnitřní osy - rotační pohyb, spojen s kinetickou rotační energií existují 3 rotační stupně svobody 1 2 1 2 1 2 EK = Ixωx + Iyωy + Izωz 2 2 2

Infračerven ervená spektroskopie (IČ,, IR) III

Ramanova spektroskopie při průchodu světla prostředím část světla rozptýlena (část absorbována, část beze změny projde) převážná část rozptýleného světla - rozptyl beze změny frekvence (vlnové délky) - Rayleighůvrozptyl - dokonale pružná srážka fotonu s molekulou - elastický rozptyl, nemění se frekvence v malé míře - rozptyl doprovázen změnou λ = Ramanův jev: - nepružná srážka fotonu s molekulou - foton část své energie předá nebo jistou energii přijme

ve spektru se objeví čáry s vyšší a nižší frekvencí než frekvence dopadajícího světla Ramanovy frekvence nezávisí na frekvenci dopadajícího záření (záleží na vzdálenosti vibračních a rotačních hladin v měřené látce) využití Ramanovy spektroskopie: strukturní analýza (potvrzení funkčních skupin) studium velikosti krystalů analýza znečištění životního prostředí (plyny) studium vesmíru (atmosféra vesmírných těles, povrch hornin) Raman. spektroskopie se doplňuje s IČ spektroskopií

IR a Ramanovo spektrum