Спектроскопия, спектроскопические методы и спектральный анализ

Введение

Спектроскопия — это отрасль науки, изучающая спектры электромагнитного излучения в зависимости от длины волны или частоты, измеряемые спектрографическим оборудованием и другими методами для получения информации о структуре и свойствах вещества. Устройства для спектральных измерений называют спектрометрами, спектрофотометрами, спектрографами или спектральными анализаторами. Большинство спектральных анализов в лаборатории начинается с образца, подлежащего анализу, затем выбирается источник света из любого желаемого диапазона светового спектра, затем свет проходит через образец на дисперсионную решетку (прибор с дифракционной решеткой) и улавливается фотодиодом. Для астрономических целей телескоп должен быть оснащен устройством для дисперсии света. Существуют различные варианты этой базовой установки, которые могут быть использованы.

Спектроскопия как наука началась с того, что Исаак Ньютон расщепил свет с помощью призмы и была названа оптикой. Таким образом, первоначально она была изучением видимого света, который мы называем цветом, но позже под влиянием исследований Джеймса Клерка Максвелла стала включать в себя весь электромагнитный спектр. Хотя в спектроскопии задействован цвет, он не приравнивается к цвету элементов или объектов, которые включают в себя поглощение и отражение определенных электромагнитных волн, чтобы придать объектам ощущение цвета для наших глаз. Скорее, спектроскопия подразумевает расщепление света призмой, дифракционной решеткой или аналогичным инструментом, чтобы получить определенный дискретный рисунок линий, называемый «спектром», уникальный для каждого типа элемента. Большинство элементов сначала помещают в газообразную фазу, чтобы можно было исследовать спектры, хотя сегодня можно использовать и другие методы на различных фазах. Каждый элемент, дифрагированный прибором, напоминающим призму, показывает либо спектр поглощения, либо спектр испускания в зависимости от того, охлаждается или нагревается элемент.

До недавнего времени вся спектроскопия включала в себя изучение спектров линий, и большинство спектроскопии до сих пор изучает их. Колебательная спектроскопия — это та ветвь спектроскопии, которая изучает спектры. Однако последние достижения в спектроскопии позволяют иногда обойтись без метода дисперсии. В биохимической спектроскопии информация о биологической ткани может быть собрана с помощью методов поглощения и рассеяния света. Спектроскопия рассеяния света — это разновидность спектроскопии отражения, которая определяет структуру тканей путем изучения упругого рассеяния. В этом случае именно ткань выступает в качестве дифракционного или дисперсионного механизма.

Спектроскопические исследования были центральными для развития квантовой механики, потому что первые полезные атомные модели описывали спектры водорода, которые включают модель Бора, уравнение Шредингера и матричную механику, которые все могут производить спектральные линии водорода, таким образом, обеспечивая основу для дискретных квантовых переходов, чтобы соответствовать дискретному спектру водорода. Кроме того, Макс Планк объяснил излучение черного тела с помощью спектроскопии, поскольку он сравнивал длину волны света с помощью фотометра с температурой черного тела. Спектроскопия используется в физической и аналитической химии, поскольку атомы и молекулы имеют уникальные спектры. В результате эти спектры могут быть использованы для обнаружения, идентификации и количественной оценки информации об атомах и молекулах. Спектроскопия также используется в астрономии и дистанционном зондировании Земли. Большинство исследовательских телескопов оснащены спектрографами. Измеренные спектры используются для определения химического состава и физических свойств астрономических объектов (таких как их температура, плотность элементов в звезде, скорость, черные дыры и многое другое)

Важное применение спектроскопия находит в биохимии. Молекулярные образцы могут быть проанализированы для идентификации видов и содержания энергии

Содержание:

В спектр излучения представляет собой спектр длин волн света, излучаемого атомами и молекулами при переходе между двумя энергетическими состояниями. Белый или видимый свет, падающий на призму, распадается на разные цвета с определенной длиной волны для каждого цвета. Получаемая цветовая схема представляет собой видимый спектр излучения света, называемый спектром излучения.

Атомы, молекулы и вещества также имеют спектр излучения из-за испускания света, когда они поглощают необходимое количество энергии извне для перехода между двумя энергетическими состояниями. Пропуская этот свет через призму, он разбивается на спектральные цветные линии с разными длинами волн, характерными для каждого элемента.

Важность спектра излучения заключается в том, что он позволяет определять состав неизвестных веществ и астрономических объектов путем анализа их спектральных линий с использованием методов эмиссионной спектроскопии. Ниже объясняется, из чего состоит спектр излучения и как он интерпретируется, приводятся некоторые примеры и различия, которые существуют между спектром излучения и спектром поглощения

Ниже объясняется, из чего состоит спектр излучения и как он интерпретируется, приводятся некоторые примеры и различия, которые существуют между спектром излучения и спектром поглощения.

Какую информацию несёт спектр КР?

Под «взаимодействием» света с молекулой подразумевается энергетический обмен между фотонами и колебательными подуровнями энергии («колебаниями») молекулы. Это означает, что спектр КР несёт в себе информацию о колебаниях атомов в молекулах исследуемого вещества. Строго говоря, разность частот возбуждающего и рассеянного света (Δν) характеризует нормальные частоты колебаний молекулы в целом. Большинство пиков на спектре КР обусловлено колебаниями сразу нескольких химических связей в молекуле. Но некоторые пики описывают колебания совершенно определённых групп атомов. Например, положение максимумов пиков на спектре КР, характеризующих колебания одинарной С—С, двойной С=С и тройной C≡C связей, будет отличаться. Также на спектре хорошо различаются пики С=О, ароматических колец, тиолов и многих других групп атомов . С помощью таких ключевых колебаний можно определить, с чем мы имеем дело: с липидами, белками, ДНК, порфиринами или другими молекулами (рис. 3). И для каждой молекулы будет свой неповторимый спектр КР. Таким образом, спектр КР — это точный индивидуальный «отпечаток пальцев» молекулы. Поэтому метод чрезвычайно популярен среди химиков-аналитиков и физиков, а также применяется в археологии, экологии, геологии и даже в криминалистике. А вот биолога, как мы все понимаем, интересует не столько состав того, с чем он работает, сколько механизм самой работы.

Рисунок 3. Выявление различных веществ по ключевым пикам на спектре КР сложной смеси. Рисунок из с изменениями.

Линии на радуге

Спектр Солнца

Темные линии на спектре Солнца заметил ещё в 1802 году изобретатель Волластон. Однако сам первооткрыватель особо не зациклился на этих линиях. Их обширное исследование и классификацию произвел в 1814 году Фраунгофер. В ходе своих опытов он заметил, что своим набором линий обладает Солнце, Сириус, Венера и искусственные источники света. Это означало, что эти линии зависят исключительно от источника света. На них не влияет земная атмосфера или свойства оптического прибора.

Природу этих линий в 1859 открыл немецкий физик Кирхгоф вместе с химиком Робертом Бунзеном. Они установили связь между линиями в спектре Солнца и линиями излучения паров различных веществ. Так они сделали революционное открытие о том, что каждый химический элемент обладает своим набором спектральных линий. Следовательно, по излучению любого объекта можно узнать о его составе. Так был рождён спектральный анализ.

В ходе дальнейших десятилетий благодаря спектральному анализу были открыты многие химические элементы. В их число входит гелий, который был сначала обнаружен на Солнце, за что и получил своё название. Поэтому изначально он считался исключительно солнечным газом, пока через три десятилетия не был обнаружен на Земле.

Принципы спектроскопии

Принцип оптического спектрального анализа

Оптический спектральный анализ относительно прост в техническом исполнении. В основе его работы лежит разложение излучения исследуемого объекта и дальнейший анализ полученного спектра. Используя стеклянную призму, в 1671 году Исаак Ньютон осуществил первое «официальное» разложение света. Он же и ввёл в слово «спектр» в научный обиход. Собственно, раскладывая таким же образом свет, Волластон и заметил чёрные линии на спектре. На этом принципе работают и спектрографы.

Разложение света может также происходить с помощью дифракционных решёток. Дальнейший анализ света можно производить самыми различными методами. Изначально для этого использовалась наблюдательная трубка, затем – фотокамера. В наши дни получаемый спектр анализируется высокоточными электронными приборами.

До сих пор речь шла об оптической спектроскопии. Однако современный спектральный анализ не ограничивается этим диапазоном. Во многих областях науки и техники используется спектральный анализ практически всех видов электромагнитных волн – от радио до рентгена. Естественно, такие исследования осуществляются самыми различными методами. Без различных методов спектрального анализа мы бы не знали современной физики, химии, медицины и, конечно же, астрономии.

Спектроскопия ГКР: от молекул к клеткам

Впервые явление усиления сигнала КР наблюдал Флейшманн с коллегами, которые опубликовали свое открытие в 1974 году. Они получили сигнал ГКР молекул пиридина, адсорбированного на шероховатом серебряном электроде . Довольно долгое время существовала концепция усиления сигнала КР от молекул, адсорбированных на поверхности электродов и наноструктур. Но для биологии, очевидно, это не самый удачный подход.

Тем не менее работы по внутриклеточному ГКР продолжались и на эукариотических клетках, и на бактериях. Основные стратегии эксперимента ГКР на живых клетках показаны на рисунке 7 в хронологическом порядке.

Рисунок 7. Типы используемых ГКР-наносенсоров (а) и хронология применения метода ГКР на живых клетках и органеллах (б). а — Типы используемых наночастиц (НЧ): 1 — Простые НЧ разного размера (10–80 нм) и морфологии (в виде палочек, многогранников, звёзд, но чаще всего — сферические); 2 — Комплексы ; 3 — Простые НЧ или комплексы, покрытые оболочкой (полимером, белком, кремнием или др.); 4 — Простые НЧ или комплексы, функционализированные лигандами к определённым клеточным рецепторам, антителами к белкам, последовательностью ядерной локализации (ПЯЛ) для адресной доставки в ядро и др. По материалам обзоров . б — Схемы экспериментов: 1 — Введение НЧ в клетку путём эндоцитоза (используется с 1990-х гг.). Это самый распространенный способ доставки НЧ, который применяют для оценки изменений рН при созревании лизосом ; анализа состава эндосом в разных участках клетки ; для исследования проникновения лекарств в ядро . 2 — Если клетки эукариот поместить в раствор солей серебра или золота, то в некоторых случаях клетки поглощают катионы Au3+ или Ag+, восстанавливают их, формируя НЧ разного диаметра in vivо (с 2000-х гг.) . 3 — Специальные чипы на основе наноструктур серебра, часто функционализированные антибиотиками, позволяют детектировать различные Г+ и Г−-бактерии и вирусы в биологических жидкостях (с 2000-х гг.) . 4 — Катионы Au3+ проникают в клетку Г−-бактерий, формируют внутриклеточные НЧ и позволяют регистрировать ГКР примембранной области (2008 г.), тогда как из Ag+ формируются ГКР-активные экстраклеточные НЧ (2004 г.) . 5 — Регистрация ГКР эритроцитов в смеси с коллоидным раствором (2009 г.) и на серебряной наноструктурированной поверхности (2012 г.) позволяет селективно исследовать примебранный гемоглобин. 6 — Помещение изолированных митохондрий на серебряную наноструктурированную поверхность позволяет селективно исследовать цитохром с (2015 г.) .

* — Спектр ГКР данной молекулы-репортера известен, а также известно, как он меняется в зависимости от ближайшего окружения молекулы.

Тип материала

Спектроскопические исследования построены таким образом, что лучистая энергия взаимодействует с определенными типами материи.

Атомы

Атомная спектроскопия была первым разработанным применением спектроскопии. Атомная абсорбционная спектроскопия и атомная эмиссионная спектроскопия используют видимый и ультрафиолетовый свет. Эти поглощения и испускания, часто называемые атомными спектральными линиями, обусловлены электронными переходами электронов внешней оболочки, когда они поднимаются и опускаются с одной электронной орбиты на другую. Атомы также имеют различные рентгеновские спектры, которые обусловлены возбуждением электронов внутренней оболочки в возбужденные состояния.

Атомы различных элементов имеют различные спектры, поэтому атомная спектроскопия позволяет идентифицировать и количественно определять элементный состав образца. После изобретения спектроскопа Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф открыли новые элементы, наблюдая их эмиссионные спектры. Атомные линии поглощения наблюдаются в солнечном спектре и называются линиями Фраунгофера в честь их первооткрывателя. Всестороннее объяснение спектра водорода стало ранним успехом квантовой механики и объяснило наблюдаемый в спектре водорода сдвиг Лэмба, что в дальнейшем привело к развитию квантовой электродинамики.

Современные реализации атомной спектроскопии для изучения видимых и ультрафиолетовых переходов включают эмиссионную спектроскопию пламени, атомную эмиссионную спектроскопию индуктивно связанной плазмы, спектроскопию тлеющего разряда, спектроскопию плазмы, индуцированной микроволнами, и эмиссионную спектроскопию искры или дуги. Методы изучения рентгеновских спектров включают рентгеновскую спектроскопию и рентгеновскую флуоресценцию.

Молекулы

Объединение атомов в молекулы приводит к созданию уникальных типов энергетических состояний и, следовательно, уникальных спектров переходов между этими состояниями. Молекулярные спектры могут быть получены благодаря электронным спиновым состояниям (электронный парамагнитный резонанс), молекулярным вращениям, молекулярным вибрациям и электронным состояниям. Вращения являются коллективными движениями атомных ядер и обычно приводят к спектрам в микроволновой и миллиметроволновой областях спектра. Вращательная спектроскопия и микроволновая спектроскопия являются синонимами. Колебания — это относительные движения атомных ядер, которые изучаются с помощью инфракрасной и рамановской спектроскопии. Электронные возбуждения изучаются с помощью видимой и ультрафиолетовой спектроскопии, а также флуоресцентной спектроскопии.

Исследования в области молекулярной спектроскопии привели к созданию первого мазера и способствовали последующему развитию лазера.

Кристаллы и протяженные материалы

Объединение атомов или молекул в кристаллы или другие протяженные формы приводит к созданию дополнительных энергетических состояний. Эти состояния многочисленны и поэтому имеют высокую плотность состояний. Эта высокая плотность часто делает спектры слабее и менее отчетливыми, т.е. более широкими. Например, излучение черного тела обусловлено тепловыми движениями атомов и молекул внутри материала. Акустические и механические отклики также обусловлены коллективными движениями. Чистые кристаллы, однако, могут иметь отчетливые спектральные переходы, и расположение кристаллов также влияет на наблюдаемые молекулярные спектры. Регулярная решетчатая структура кристаллов также рассеивает рентгеновские лучи, электроны и нейтроны, что позволяет проводить кристаллографические исследования.

Ядра

Ядра также имеют различные энергетические состояния, которые широко разделены и приводят к спектрам гамма-излучения. Различные состояния ядерного спина могут разделяться по энергии магнитным полем, что позволяет проводить спектроскопию ядерного магнитного резонанса.

Природа спектрального анализа

Спектральный анализ (спектроскопия) изучает химический состав веществ на основе их способностей по испусканию и поглощению света. Известно, что каждый химический элемент испускает и поглощает характерный только для него световой спектр, при условии, что его можно привести к газообразному состоянию.

В соответствии с этим, возможно определение наличия этих веществ в том или ином материале по присущему только им спектру. Современные методы спектрального анализа позволяют установить наличие вещества массой до миллиардных долей грамма в пробе – за это ответственен показатель интенсивности излучения. Уникальность испускаемого спектра атомом характеризует его глубокую взаимосвязь с физической структурой.

Спектральный анализ реликтового микроволнового излучения

Видимый свет представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны от 3,8*10-7 до 7,6*10-7 м, ответственной за различные цвета. Вещества могут излучать свет только лишь в возбужденном состоянии (это состояние характеризуется повышенным уровнем внутренней энергии) при наличии постоянного источника энергии.

Спектры излучения

Получая избыточную энергию, атомы вещества излучают ее в виде света и возвращаются в свое обычное энергетическое состояние. Именно этот испускаемый атомами свет и используется для спектрального анализа. К самым распространенным видам излучения относят: тепловое излучение, электролюминесценция, катодолюминесценция, хемилюминесценция.

Спектральный анализ. Окрашивание пламени ионами металлов

Линейчатый спектр и его виды

Картина резко меняется, когда мы наблюдаем свечение, излучаемое разреженными газами. Спектр перестает быть непрерывным: в нём появляются разрывы, которые увеличиваются по мере разрежения газа. В предельном случае чрезвычайно разреженного атомарного газа спектр становится линейчатым.

Линейчатый спектр — спектр, который состоит из отдельных достаточно тонких линий.

Линейчатый спектр бывает двух видов:

спектр испускания;
спектр поглощения.

Спектр испускания

Предположим, что газ состоит из атомов некоторого химического элемента и разрежен настолько, что атомы почти не взаимодействуют друг с другом. Раскладывая в спектр излучение такого газа (нагретого до очень высокой температуры), мы сможем наблюдать такую картину, как на картинке ниже.

Спектр испускания — линейчатый спектр, который состоит из тонких изолированных разноцветных линий, соответствующих тем длинам волн света, который излучается атомами.

Любой атомарный разреженный газ излучает свет с линейчатым спектром

Но наибольшую важность имеет то, что для любого химического элемента спектр испускания является уникальным. Поэтому по нему можно устанавливать, какой химический элемент находится перед нами

Он является своего рода идентификатором.

Поскольку газ разрежен и атомы мало взаимодействуют друг с другом, мы можем сделать следующий вывод:

Свет излучают атомы сами по себе. Следовательно, каждый атом характеризуется дискретным, строго определённым набором длин волн излучаемого света. У каждого химического элемента этот набор свой.

Спектр поглощения

Атомы излучают свет в процессе перехода из возбуждённого состояния в основное. Но вещество может не только излучать, но и поглощать свет. При поглощении света атом совершает обратный процесс — он переходит из основного состояния в возбуждённое.

Снова рассмотрим разреженный атомарный газ, но теперь в охлажденном состоянии (при довольно низкой температуре). Свечения газа в этом случае мы не увидим. В не нагретом состоянии газ не излучает свечение, так как атомов в возбуждённом состоянии оказывается для этого слишком мало.

Если сквозь охлажденный газ пропустить свет с непрерывным спектром, мы увидим следующую картину (см. рисунок ниже).

Спектр поглощения — темные линии на фоне непрерывного спектра, соответствующие тем длинам волн света, которые поглощаются атомами и излучаются впоследствии при сильном нагревании.

Объясним, откуда берутся темные линии. Под действием падающего света газовые атомы переходят в возбуждённое состояние. При этом оказывается, что для возбуждения атомов нужны не любые длины волн, а лишь некоторые, строго определённые для данного вида газа. Именно эти длины волн газ поглощает из падающего на него света.

Внимание! Газ поглощает те длины волн, которые излучает сам. Поэтому, цветные линии на спектре испускания соответствуют темным линиям на спектре поглощения

Если их сложить, можно получить непрерывный спектр.

На рисунке ниже сопоставлены спектры испускания и поглощения разреженных паров натрия.

Глядя на спектры испускания и поглощения, ученые XIX века пришли к выводу, что атом не является неделимой частицей и обладает некоторой внутренней структурой. Ведь что-то внутри атома должно обеспечивать процессы излучения и поглощения света.

Кроме того, уникальность атомных спектров говорит о том, что этот механизм различен у атомов разных химических элементов. Поэтому атомы разных химических элементов должны отличаться по своему внутреннему устройству.

Что такое спектр излучения?

Атомы элемента или вещества имеют электроны и протоны, которые удерживаются вместе электромагнитной силой притяжения. Согласно модели Бора электроны расположены таким образом, чтобы энергия атома была минимально возможной. Этот энергетический уровень энергии называется основным состоянием атома.

Когда атомы получают энергию извне, электроны переходят на более высокий энергетический уровень, и атом меняет свое основное состояние на возбужденное состояние.

В возбужденном состоянии время пребывания электрона очень мало (≈ 10-8 с) (1), атом нестабилен и возвращается в основное состояние, переходя при необходимости через промежуточные уровни энергии.

В процессе перехода из возбужденного состояния в основное состояние атом излучает фотон света с энергией, равной разности энергий между двумя состояниями, которая прямо пропорциональна частоте v и обратно пропорциональна его длине волны λ.

Излучаемый фотон показан в виде яркой линии, называемой спектральной линией (2), а спектральное распределение энергии совокупности излучаемых фотонов на переходах атома — это спектр излучения.

Примечания и ссылки

AC Crombie , History of Science from Saint Augustine to Galileo , Paris, PUF ,1959 г., цитируется Бернаром Майттом , La lumière , Paris, Seuil , колл. «Очки науки»,девятнадцать восемьдесят один, 340 с. ( ISBN 2-02-006034-5 ) , «Свет от античности до Возрождения», с. 35-36
Бернард Maitte , Ла Люмьер , Париж, Coll. «Очки науки»,девятнадцать восемьдесят один( ISBN 2-02-006034-5 ) , стр. 117
↑ и Жан-Пьер Верде, Une histoire de l’astronomie , Париж, éditions du Seuil , колл. «Очки науки»,1990 г., 384 с. ( ISBN 2-02-011557-3 ) , «L’astronomie взорвалась», с. 244
См .: Bernard Maitte , La lumière , Paris, Éditions du Seuil, колл. «Очки науки»,девятнадцать восемьдесят один, 340 с. ( ISBN 2-02-006034-5 ) , «Концепции Декарта», стр. 69-96
Из (en) Джона С. Д. Брэнда , Линии света: источники дисперсионной спектроскопии, 1800-1930 , Австралия / Австрия / Китай и т. Д., Gordon and Breach Publ.,1995 г., 266 с. ( ISBN 2-88449-162-7 ) , стр. 58
Brand, op. соч. , стр. 37-42
Джордж Гор, Искусство научных открытий: Или, Общие условия и методы исследований в области физики и химии , Лонгманс, Грин и Ко,1878 г. , стр. 179
Бренд, стр. 59
Брайан Бауэрс, сэр Чарльз Уитстон FRS: 1802-1875 , IET,2001 г.( оттиск 2-й), 235 с. , стр. 207-208
↑ и Бренд, стр. 60-62
HJ Wagner , « Ранняя спектроскопия и бальмеровские линии водорода », Journal of Chemical Education , вып. 82, п о 3,2005 г., стр. 380
Х.Л. Реткофски , « Первооткрыватель спектрального анализа? ”, Журнал химического образования , т. 80, п о 9,2003 г., стр. 1003
Г. Кирхгоф и Р. Бунзен , « Chemische Analyze durch Spectralbeobachtungen », Annalen der Physik , т. 180, п о 6,1860 г., стр. 161–189
Г. Кирхгоф и Р. Бунзен , Законы излучения и поглощения: мемуары Превоста, Стюарта, Кирхгофа, Кирхгофа и Бунзена , Нью-Йорк, Американская книжная компания,1901 г. , «Химический анализ с помощью спектральных наблюдений», с. 99–125
Brand, op. соч. , стр. 63–64
↑ и Саймон Сингх ( пер. С англ.), Роман о Большом взрыве: важнейшее научное открытие всех времен , Париж, Жан-Клод Латт,2005 г., 505 с. ( ISBN 2-7096-2700-0 ) , стр. 238–246
См. Жан-Пьер Верде, Une histoire de l’astronomie , Париж, éditions du Seuil , колл. «Очки науки»,1990 г., 384 с. ( ISBN 2-02-011557-3 ) , «L’astronomie взорвалась», с. 244–245
Сун Квок , Происхождение и эволюция планетарных туманностей , Cambridge University Press,2000 г. , «Глава 1: История и обзор», с. 1–7
Гастон Шарло , курс общей аналитической химии — том 2: электрохимические и абсорбциометрические методы, хроматография, Éditions Masson, 1971

Устройства спектрофотометры

Принцип работы и схема прибора

Спектрофотометры имеют множество вариантов конструкции. В современном мире ИК-спектрометры зачастую используют технологию частичного пропускания ИК-излучения для получения информации о составе образцов. Принципиальная схема такого прибора приведена на рис. 4. Принцип работы такого прибора заключается в измерении степени поглощения ИК-излучения образцом, находящимся между источником излучения и детектором. Отдельно стоит отметить, что современные Фурье-спектрометры используют сложную оптическую систему (интерферометр Майкельсона), разделяющий потоки излучения и создающий интерференционную картину при помощи этого. Подвижное зеркало позволяет создать необходимую для исследования разность хода лучей, что приводит к получению сложной картины – интерферограммы, которая затем претерпевает Фурье-преобразование и становится ИК-спектрограммой.

Рисунок 4. Принципиальная схема ИК-спектрометра пропускания

Приборы, работающие в видимой и УФ-части спектра, обладают несколько иным принципом действия. Существует две основных схемы таких приборов, с разным расположением монохроматора. Эти схемы приведены на рис. 5 и рис. 6. Принцип их работы заключается в сравнении отраженного пучка излучения от исследуемого образца и от стандартного образца, оптическое поглощение которого принято считать равным нулю. По разности интенсивности пучка излучения можно судить об оптической плотности исследуемого вещества, а затем, в соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера, становится возможным установление концентрации исследуемого вещества. За качественное определение в таком случае отвечает длина волны, при которой происходит поглощение света.

Рисунок 5. Принципиальная схема спектрофотометра с расположением монохроматора до образца

Рисунок 6. Принципиальная схема спектрофотометра с расположением монохроматора после образца

Оценка чувствительности аппаратов

Спектрофотометры обладают достаточно высокой чувствительностью. Из-за особенностей и требований метода анализа спектрофотометры зачастую настраиваются по-разному для различных испытаний, поэтому их чувствительность незначительно изменяется. Основными параметрами для этих оптических приборов служат ширина полосы пропускания, аппаратная функция установки и разрешающая способность установки. Аппаратная функция лишь показывает степень отклонений, вносимых в измерения самим прибором, когда как разрешающая способность и ширина полосы пропускания могут изменяться и зависят от параметров монохроматора, источника излучения и их сочетания.