A sugárzásokról általában

1. A sugárzásokról általában
Bev: Közös tulajdonság: energia terjed bennük – a sugárforrásból sugárzás éri a testet. Az energia átmegy, visszaverődik, szóródik vagy elnyelődik. A szóródáshoz képest az abszorpció sokkal jelentősebb intenzitáscsökkenést okoz.
a) Példák sugárzásokra; a témakörre vonatkozó jellemző mennyiségek
Fajtái: - atommagon kívüli: fény (UV-VIS(400-800)-IR, ez az elektromágneses színkép optikai tartománya), röntgen; (elektromágnesesek, részecske és hullámtermészetűek)
rádió, hang, híradástechnikai (hullámtermészet)
- magfolyamatok során keletkező: , , , neutron, proton (részecsketermészet)
A , rtg, UV, VIS, IR, rádióhullámok hullámhossza nő, frekvenciája sorrendben csökken.
Radiometriai mennyiségek:
- sugárzási teljesítmény (fi) =Q/t, időegységre vonatkoztatott emittált energia, ahol Q a sugárzó energia, amit a sugárforrás t idő alatt kibocsát. Egysége: W
- sugárzáserősség I=/ egységnyi térszögbe emittált teljesítmény, ahol a térszögben terjedő sugárzási teljesítményt jelöli. Egysége: W/sr (szteradián, térszög)
- besugárzott teljesítmény E=/A idő- és felületegységre vonatkoztatott beeső E Egysége: W/m2
- intenzitás I=/A megadja a sugárzásra merőleges felületegységre eső, vagy azon áthaladó sugárzási teljesítményt. Egysége: W/m2
- reflexióképesség: reflektált energia/felület (legjobb tükrök 90-96%)
- áteresztőképesség: test a ráeső E hányad részét engedi tovább
- abszorpcióképesség: elnyelt E/testre eső E (koromnál 100%)
Fotometriai mennyiségek:
A fény olyan elektromágneses sugárzás, mely elektronok, atomok, molekulák atommagon kívüli állapotváltozásai során jön létre a rendszer megváltozó dipólusmomentuma miatt. A látható fény a 400-800 nmes tartományba esik.
- fényáram: a sugárzási teljesítményből származtatott mennyiség, a láthatósági függvénnyel súlyozva. Jele: v. és + tartományban a kisugárzott teljesítmény , V pedig az adott -hoz tartozó fényhatásfok. Ebben a tartományban az emittált fényáram V., az egész hullámhossztartományban kisugárzott fényáramot integrálással kapjuk (arányossági tényező K=683 lm/W). Egysége: lumen (lm), amelyet 1 kandela fényerősséget szolgáltató fényforrás az egységnyi térszögbe kibocsát.
- megvilágítás: (~besugárzási teljesítmény) a A felületet érő v fényáram. Minél ferdébben esnek be a sugarak annál kisebb a megvilágítás Ev=v/A vagy Ev = Iv.cos/r2. Egysége: lux (lx) amelyet 1lm fényáram hoz létre 1m2 felületen. Olvasáshoz legalább 200 lux szükséges.
- fényerősség (~sugárzáserősség): jele Iv, egysége cd (kandela) – egységnyi térszögben terjedő fényáram. Iv=v/, a fotometriai mennyiségek alapegysége.
b) A besugárzott testre vonatkozó egyszerű jelenségek, törvények
- fotonok csak megzavarják az elektronokat: perturbáció, időtartama mint a foton rezgésideje 10-15s a beérkező és kilépő fotonok azonos frekvenciájúak, koherens v. Rayleigh-szóródás következik be.
- fotonok elnyelődnek gerjesztési energia foton formájában emittálódik kilépő foton: lumineszcencia (10-8s megengedett átmenetnél, 10-3s metastabil nívó esetén)
fotokémiai reakció: sugárzás kibocsátás nélkül kémiai reakció
fényabszorpció: a gerjesztési energia hővé alakul (E ~ I/r2)
- foton fényelekt hatást vált ki Compton effektus
párképződés (min 1 MeV)
fotoeffektus
Rayleigh-szóródás (elasztikus v. koherens): a szórt sugárzás hullámhossza egyenlő a gerjesztő fény hullámhosszával.
- hullámhossznál sokkal kisebb méretű részecskék esetén: ISZ~1/4, azaz az intenzitás fordítottan arányos a hullámhossz negyedik hatványával, ezért kék az égbolt. Másrészt a szórás a levegőben lévő kolloidális részecskéken következik be, az intenzitás tehát a részecskék méretének is függvénye: ISZ ~a6 ezért fehér a felhő.
- hullámhosszal összemérhető részecskeméret esetén nem írhatók le ezek az összefüggések egyszerű hatványfüggvényként, a szórt fény intenzitása irány szerint is változik. Az inhomogenitás jellemző a szóró részecskék alakjára, méretére, törésmutatójára, sűrűségeloszlására.
Raman-szóródás: a szórt fény spektrumában a beeső monokromatikus fény hullámhosszától eltérő spektrumvonalak is megjelennek, az információ a spektrumtól független, a szórt sugárzás hullámhossza nem egyenlő a gerjesztőével. Oka: a beeső fény hv0 energiájú fotonjai, a szóró molekulákkal kölcsönhatásba lépnek, megváltoztatva azok rezgési vagy forgási energiáját. A Raman-szóródás valószínűsége igen kicsi, több órás expozíció után figyelhető meg fényképezőlemezen.
c) A gyengülési törvény kísérleti háttere; a törvényhez vezető út főbb gondolatai
Kísérleti háttér:
- fénykorongra különböző rétegeket helyeztek, a kilépő intenzitás függ a belépő intenzitástól, a rétegvastagságtól, és az anyagi minőségtől
Főbb gondolatok:
- a sugárzás intenzitása közegen áthaladva csökken, oka a szóródás és a hővé alakulás, abszorpció
- anyaggal kölcsönhatásba lép, I-vel csökken intenzitása
- kiinduló feltevés: Iki(x) függvény szigorúan monoton csökken; elég kis x szakaszon, a függvény görbülete egyenessel közelíthető
- I= -Ibe.x – rétegről rétegre: I1= I0(1-x), I2=I1(1-x), I3=I2(x), I4... – Ix= I0.e-x
- annak a rétegvastagságnak a reciproka, mely az intenzitást e-ed részére csökkenti: I = I0.e-x
- párhuzamos nyalábok merőleges beesése esetén az e-x függvénnyel közelíthető: I = I0.e-x/ (Lambert-törvény) ahol azzal a rétegvastagsággal egyenlő, amely az intenzitást e-ed részére csökkenti
- =1/ a közeg gyengítési (extinkciós) együtthatója
- mivel a felezési rétegvastagság D = 0,693, ezért = 0,693/D
- a természetes extinkció a rétegvastagság és az extinkciós együttható szorzatával egyenlő
Lambert-Beer törvény (extinkció): lg I0/I = .x.lge (vagy cx – oldatok esetén, ahol a moláris extinkciós együttható). Kis rétegvastagság () esetén az intenzitáscsökkenés (-I) arányos a rétegvastagsággal (x) és a rétegben mért intenzitással (I) – az arányossági tényező a : Iki=Ibe-Ibe. x -I= Ix
d) A gyengülési törvény megfogalmazásai és érvényessége; példák orvosi alkalmazásra
Megfogalmazásai: sugárzások esetén, oldatok esetén (Lambert-Beer), stb.
Érvényessége: - híg, színes oldatok esetén
- ha adott hullámhosszon az oldószer nem adszorbeál
- intenzitáscsökkenéssel csak merőlegesen beeső párhuzamos nyalábok esetén számolunk
- az intenzitást lehet a felezési réteggel is jellemezni (D)
Orvosi alkalmazások: laser (szemészet, sebészet), röntgen (diagnosztika), -, -sugarak (terápia).
2. Fénytani alapjelenségek és orvosi vonatkozásaik
Bev: a teljes elektromágneses spektrum - -sugárzás (10-4-10-2nm), röntgensugárzás (10-3-101nm), UV (101-400nm), VIS (400-800nm), IR (800-106nm), híradástech. hullámok (106-1010nm). Az elektromágneses színkép optikai tartománya az UV-VIS-IR.
a) A fény, mint a „legfontosabb” sugárzás; fényáram, megvilágítás
A fény olyan elektromágneses sugárzás, mely elektronok, atomok, molekulák atommagon kívüli állapotváltozásai során jön létre a rendszer megváltozó dipólusmomentuma miatt. A látható fény a 400-800 nmes tartományba esik.
- fényáram: a sugárzási teljesítményből származtatott mennyiség, a láthatósági függvénnyel súlyozva. Jele: v. és + tartományban a kisugárzott teljesítmény , V pedig az adott -hoz tartozó fényhatásfok. Ebben a tartományban az emittált fényáram V., az egész hullámhossztartományban kisugárzott fényáramot integrálással kapjuk (arányossági tényező K=683 lm/W). Egysége: lumen (lm), amelyet 1 kandela fényerősséget szolgáltató fényforrás az egységnyi térszögbe kibocsát.
- megvilágítás: (~besugárzási teljesítmény) a A felületet érő v fényáram. Minél ferdébben esnek be a sugarak annál kisebb a megvilágítás Ev=v/A vagy Ev = Iv.cos/r2. Egysége: lux (lx) amelyet 1lm fényáram hoz létre 1m2 felületen. Olvasáshoz legalább 200 lux szükséges.
- fényerősség (~sugárzáserősség): jele Iv, egysége cd (kandela) – egységnyi térszögben terjedő fényáram. Iv=v/, a fotometriai mennyiségek alapegysége.
b) Fényvisszaverődés, fénytörés, Fermat-elv
Fényvisszaverődés: A beesési és visszaverődési szögek sinusos függvényei ugyanakkorák: sin=sin. A terjedési sebesség egyforma v1=v2. Sűrűbb közegből ritkább közegbe lép a fény.
Fénytörés: sin/sin=n2/n1=v1/v2=c1/c2, ahol n1 a külső, n2 a belső közeg (törés utáni).
Fermat elv: a fény mindig úgy halad, hogy a legrövidebb idő alatt tegye meg adott utat – legrövidebb idő elve.
c) Lencsék, szögnagyítás, mélységélesség
Lencsék: az eredő törőképességüktől függően pozitív (gyűjtő, konvex) vagy negatív (szóró, konkáv) lencsék lehetnek
- több gömbsüveg alakú határfelület
- görbületi középpontjuk 1 egyenesen, azaz centrált rendszer
- két oldalán homogén, de különböző törésmutatójú közegek
- lehetnek vékonyak vagy vastagok. Vékony rendszer esetén a határfelületek távolsága a fókuszponthoz képest elhanyagolható a két fősík és főpont egybeesnek. A vékony rendszerekre vonatkozó megállapítások vastag rendszerekre is érvényesek, ha a fókuszpontok, tárgy és kép helyzetét az alkalmasan megválasztott, ún. fősíkoktól mérjük. Minden vastag rendszerhez két fősík tartozik, és két metszéspontjuk van a főtengellyel, ezek a főpontok. A határfelületek közötti fény haladása gyakorlati szempontból lényegtelen. Főcsomó: mindig létezik olyan sugár, mely a tárgypontból kiindulva irányváltoztatás nélkül halad át a rendszeren, csak párhuzamos eltolódást szenved. Ha a rendszer két oldalán a közegek törésmutatója egyenlő, a főcsomók egybe esnek a főpontokkal.
Szórólencsék: a homorú lencsék a tárggyal azonos oldalon képeznek nagyított képet, a párhuzamosan érkező sugarakat szórják, a szórt sugarak a fókuszpontból indulnak ki látszólag.
Gyűjtőlencsék:
- kicsinyített, fordított, valódi képet kapunk a fókusztáv és kétszeres fókusztáv között, ha a tárgy a 2x fókusztávon kívül volt (pl: szem, kamera)
- nagyított, fordított, valódi képet kapunk a 2f-on kívül, ha 1-2f között volt a tárgy (pl: vetítő, objektív)
- nagyított, egyenes állású, látszólagos képet kapunk a tárggyal egyező oldalon, ha a tárgy f-on belül volt (pl: nagyító, okulár)
Törőképesség: adott közegek és határfelület esetén D=(n’-n)/r
Szögnagyítás: a tárgyról K optikai eszközön keresztül létrejött kép látószögének () és a szabad szemmel megfigyelt tárgy látószögének () hányadosa. N=tg/tg. Szerepe: a szem csak az 1 szögpercnél nagyobb látószögben elhelyezkedő képpontokat tudja megkülönböztetni – ez 25 cm távolságból 70 mikron távolság, két pont között.
Mélységélesség: a mélységélesség a tárgyról alkotott kép pontosságát, felbontását adja meg. A kondenzor állításával változtatható: szűk kondenzorállás kevesebb fényt enged be, nagyobb mélységélességet eredményez.
Látószög: a tárgy szélső pontjaiból a szem kp-ján áthaladó sugarak által bezárt szög (min1’)
d) Lencserendszerek, törőerősség; az emberi szem optikája, „szemüvegek”
A lencserendszereknél a dioptriák összeadódnak (D=1/f), a fókusztávolságoknak pedig a reciprok értékei adódnak össze. A szemüvegek is lencserendszert képeznek a szem rendszerével, ezért közel kell lenniük, hogy a dioptriák összeadódhassanak. Az emberi szem közegein (szaruhártya, csarnokvíz, szemlencse, üvegtest) áthatolva a fény törik és a sárgafolton kereszteződik. A törésmutatók miatt a szaruhártya elülső felületén (D=48,3dptr), hátsó felületén (D=-5,1dptr), a lencse elülső (7,4dptr) és hátsó (12,3dptr) felületén törik meg a fény. Összességében a lencse tehát 20 dioptriát képvisel, a szem 60at. Törőképességét változtatva tud közeli és távoli pontokhoz akkomodálódni, ez még 10dptrt jelent, elérve a kb. 70dptrt. A fotonok fele elnyelődik, visszaverődik, kb a 10% kelti a fényérzetet (éri el a csapokat, pálcikákat). Már 10-9 lx (1000 foton/s) fényérzetet kelthet, de ebből csak 100/s jut el a pálcikákig. Fiatalkorban a szem kb. 10cmről tud tiszta képet alkotni, a nem megerőltető tisztánlátás távolsága: 25cm. Idősödéssel ez növekszik.
Felbontóképessége: 1 szögperc legkisebb látószög, ekkor két pont képe épp külön csapokon, kb. 5m távolságban. Ez ugyanakkor a fény hullámtermészetéből fakadó fényelhajlás által megszabott határ is egyben.
Mélységi viszonyok látását az teszi lehetővé, hogy két szemünk kül. szögből lát rá a tárgyakra, ebből képez az agy térbeliséget.
Miópia, rövidlátás esetén (kép a sárgafolt előtt keletkezik) homorú – szóró – lencsére, hipermetrópia, távollátás esetén (kép a sárgafolton túl keletkezik) domború – gyűjtő – lencsére van szükség. A törőerősség vagy dioptria a fókusztávolság reciprokát jelenti, egysége: D (1/m).
e) Refraktométer, mikroszkóp, optikai rost, endoszkópia
Refraktométer: a törésmutató függ a koncentrációtól, így törésmutató alapján ismeretlen koncentrációt tudunk meghatározni, előzetesen felvett, az ismert koncentrációk és törésmutatók alapján készített kalibrációs görbe segítségével. Diagnosztikai cél: vérplazma fehérjekoncentráció.
Mikroszkóp: a tárgyat optikai rendszer egy konvex lencserendszeren, ún. kondenzoron át megvilágítja, az objektív konvex lencserendszere a képet a tárgyal ellentétes oldalon, a fókusztávolsághoz képest nagy távolságban felnagyítja, az okulár konvex lencserendszere pedig egyszerű nagyítóként virtuális, nagyított, egyenes képet hoz létre, melyek összeadódva végül virtuális, nagyított, fordított képet eredményeznek. Optikai tubushossz: (F1, F2) tárgy F1-en kívül, de közel hozzá.
Optikai rost: az optikai rost fényvezető, működési elve a sűrűbb közegből a ritkább közegbe lépő fény teljes visszaverődésén alapul. Magja nagy törésmutatójú, köpenye kisebb. Vastagsága 10 mikrométertől az egy-két milliméteres tartományig terjed. Rendezett kötegével akár képvezetés is megvalósítható (- kamera). Mind a diagnosztikában (endoszkópia), mind a terápiában alkalmazzák (lézeres műtétek).
Endoszkópia: a testüregek belső leképezésének eljárásai, napjainkban optikai rostkábelekkel és CCD-kamerákkal. A megvilágított testüreget objektív lencse képezi rá a rostköteg véglapjára. Végrehajthatók műtéti eljárások is, ha a képcsatornák mellett munkacsatornákat is tartalmazó endoszkópokat használnak (víz, levegő befújás, szívás, fogó, vágó, égető eszközök). Diagnosztikai felhasználás: szövet biopszia.
3. A fény kettős természete
Bev: A fény atommagon kívüli folyamatok következményeként létrejövő elektromágneses sugárzás. Nagyobb hullámhossznál a hullámjellege (IR), kisebbnél a részecskejellege (röntgen) domináns. A VIS hullám-tartományában mindkettő egyformán domináns.
a) A fény mint elektromágneses hullám; egyéb elektromágneses sugárzások
A fény olyan elektromágneses sugárzás, mely elektronok, atomok, molekulák állapotváltozásai során jön létre a rendszer megváltozó elektromos dipólusmomentuma miatt. A látható fény (VIS) a 400-800 nmes tartományba esik.
A teljes elektromágneses spektrum: -sugárzás (10-4-10-2nm), röntgensugárzás (10-3-101nm), UV (101-400nm), VIS (400-800nm), IR (800-106nm), híradástech. hullámok (106-1010nm).
b) Interferencia; fényelhajlás optikai rácson, a diffrakciós módszerek alapelve
Interferencia: hullámok találkozásánál jöhet létre, erősítést (=k.sin), gyengítést, kioltást jelent. Rácsnál ha sink =2k/d./2 erősítés, ha sink =(2k+1)/d./2 gyengítés következik be.
Optikai rács: olyan tárgy, melyben a fényterjedés feltételei periodikusan változnak. Két fő típus: amplitúdórács, melyben a fényáteresztőképesség változik periodikusan, ezért végtelen távoli ernyőn periodikus elhajlási képet (interferenciakép) kapunk: maximális intenzitású (legnagyobb az elhajlást nem szenvedett sugarak találkozási helyén) és sötét helyek váltogatják egymást. A maximumhelyek olyan kitüntetett elhajlási irányok (k) találkozási helyei, amelyekre az útkülönbség () a hullámhossz () egész számú többszöröse: =d.sink=k, ahol d a rácsállandó. A k=0,1,2...höz tartozó maximumok a nullad, első... rendű elhajlási képek vagy maximumok. A 0. rendű a főmaximum. A rács felépítése: egymástól egyenlő távolságban elhelyezkedő rések sorozata (rácsállandó a rések távolsága). Ha fehér fényt bocsátunk a rácsra az ernyőn a színes spektrumot kapjuk periodikusan ismétlődve, ahol eltérő erősséggel jelennek meg a színek, mivel minden színnek más a hullámhossza, így máshol van erősítés és gyengítés is. Megfigyelhetünk 0., 2, 3. rendű képeket, az első erősítéshez tartozó színkép a normálszínkép. A fázisrácsban a megtett optikai út, azaz a kilépő fény fázisa váltakozik periodikusan.
Diffrakció: Ha röntgensugárzás esik atomokra, ezek elektronjain a sugárzás szóródást szenved és az atomok minden irányban változatlan frekvenciájú röntgenfényt sugároznak. A szóródásból hulláminterferencia jön létre – erősítés, kioltás. Az átvilágított anyag mögött a fotolemez az erősítés helyén feketedést mutat. Annál erősebb minél nagyobb a rendszám (több elektron). Az elhajlási képekből információ nyerhető az atomok elektronburkának, méretéről, alakjáról és sűrűségeloszlásáról – ezekből pedig a kötésviszonyok következnek.
Az elektronok atommagokon (nehezebb) szóródnak és nem hatolnak mélyre, elhajlási kép keletkezik – felületes rétegekről adnak információt (pl: katalizátorok, abszorbens rétegek).
Termikus neutron használatával a protonokon való szóródás miatt a hidrogéntartalmú anyagok, nukleinsavak helyzetének vizsgálata lehetséges, az interferenciamaximumok helyét a szórócentrumok közötti távolság határozza meg.
c) Fotoeffektus (a jelenség és magyarázata)
Fotoeffektus: h energiájú foton kölcsönhatásba lép az atom egy belső héjon lévő elektronjával és teljes energiáját átadja (megszűnik). Az (foto)elektron felemelkedik az atom felszínére és kirepülhet az atomkötelékből. Kisebb fotonenergiák esetén (pl: röntgen). h=WKI+1/2m.v2. Az elektron gerjeszt és ionizál, amíg energiáját el nem veszti kb. 10000 ionpár keletkezik – karakterisztikus, ritkán fékezési röntgensugárzás, hő, lumineszcencia.
d) Részecskék és anyaghullámok
A fény is részecske és anyaghullám együttese. de Broigle törvény: = h/mev, ahol h a Planck állandó. Heisenberg-féle határozatlansági reláció: x(/y/z).px(/y/z)h/2 – azaz ha meghatározzuk egy elektron helyzetét nem tudjuk pontosan a lendületét és vice versa.
Hullámtulajdonságra utal: interferencia (hullámok találkozása), elhajlás, , f.
Részecsketulajdonság: fotonok E kvantuma, fotoeffektus, Compton-szórás.
Fotonok, fénykvantumok: E=hf, m=hf/c2, I=hf/c, =c/f, I= h/
4. Fényemisszió, fényszóródás, fényabszorpció és orvosi vonatkozásaik
Bev: A színképek segítségével meghatározhatóak az abszorpció során elnyelt és az emisszió során keletkezett energiák.
a) Spektroszkópia, spektrometria, emissziós spektrum
Spektroszkópia: az emissziós spektrum vizuális vizsgálata, a spektrumok segítségével következtethetünk az elektronátmenetekre, rezgési-forgási lehetősségekre, gerjesztett állapotokra, atomok térbeli elhelyezkedésére, kötések erősségére és módjára, disszociáció feltételeire, molekulán belüli szerkezetváltozásokra.
Spektrometria: spektrumot rögzíthetjük fényképezőlemezen, vagy mérhetjük: fény-monokromátor (benne prizma v. rács – más és más )-gerjesztés-minta-MK-fotocella v. fotoelektron soksz.-erősítő-regisztráló
Az analízis lehet kvalitatív (milyen elemek vannak a mintában) és kvantitív (vonalak relatív intenzitása a fontos).
Emissziós spektrum: a fényforrást prizmával vagy ráccsal felbontjuk, majd rés segítségével kiválasztunk egy keskeny tartományt ahol az emittált fény intenzitását mérjük, hullámhossz szerinti eloszlásban. Ha az intenzitást elosztjuk a választott hullámhossztartománnyal akkor a kapott értéket nem fogja befolyásolni a műszer beállítása, fajtája. függvényében a spektrum lehet:
- vonalas: gáz állapotú atomok;
- sávos: gáz állapotú molekulák;
- folytonos: magas hőmérsékletű szilárd anyagok, folyadékok szerinti eloszlása
A fény színképe a minta gerjesztésével állítható elő: hő (lángfestés), elektromos áram (ív és szikrakisülés), optikai (fotolumineszcens módszer) - emissziós színkép: adott -ú gerjesztő fény; gerjesztési színkép: gerjesztő fény -ának függvényében ábrázoljuk az emittált fény intenzitását
b) Fényszóródás kisméretű szórócentrumokon (a kísérlet és magyarázata)
Szubmikroszkópikus méretű molekulák morfológiájáról nyújt felvilágosítást. A részecskéket az oldaton áthaladó fény elektromágneses tere dipólrezgésre készteti. A rezgő dipólok minden irányban fényt emittálnak és kölcsönhatásba lépnek megváltoztatva a fény intenzitását (részecskék által szórt fény intenzitása összeadódik), hullámhosszát, energiáját. Ezekből következtethetünk a szóró részecskék méretére, alakjára. Ha a fáziskülönbség időben állandó diffrakció.
Rayleigh-szóródás (elasztikus v. koherens): a szórt sugárzás hullámhossza egyenlő a gerjesztő fény hullámhosszával.
- hullámhossznál sokkal kisebb méretű részecskék esetén: ISZ~1/4, azaz az intenzitás fordítottan arányos a hullámhossz negyedik hatványával, ezért kék az égbolt. Másrészt a szórás a levegőben lévő kolloidális részecskéken következik be, az intenzitás tehát a részecskék méretének is függvénye: ISZ ~a6 pl: a vízcsepp mérete nagy intenzitású, fehér fényt hoz létre, ezért fehér a felhő.
- hullámhosszal összemérhető részecskeméret esetén nem írhatók le ezek az összefüggések egyszerű hatványfüggvényként, a szórt fény intenzitása irány szerint is változik. Az inhomogenitás jellemző a szóró részecskék alakjára, méretére, törésmutatójára, sűrűségeloszlására.
Raman-szóródás: a szórt fény spektrumában a beeső monokromatikus fény hullámhosszától eltérő spektrumvonalak is megjelennek, az információ a spektrumtól független, a szórt sugárzás hullámhossza nem egyenlő a gerjesztőével. Oka: a beeső fény hv0 energiájú fotonjai, a szóró molekulákkal kölcsönhatásba lépnek, megváltoztatva azok rezgési vagy forgási energiáját. A Raman-szóródás valószínűsége igen kicsi, több órás expozíció után figyelhető meg fényképezőlemezen.
c) A Lambert-Beer törvény és érvényessége; az abszorpciós spektrum
Lambert-Beer törvény (extinkció): lg I0/I = .x.lge (vagy cx – oldatok esetén, ahol a moláris extinkciós együttható). Kis rétegvastagság () esetén az intenzitáscsökkenés (-I) arányos a rétegvastagsággal (x) és a rétegben mért intenzitással (I) – az arányossági tényező a : Iki=Ibe-Ibe. x -I= Ix. Érvényessége híg oldatok esetén, ha az oldószer az adott hullámhossznál nem adszorbeál.
Abszorpciós spektrum: az extinkció bármely jellemző adatának hullámhossz szerinti eloszlása, mérése spektrofotométerrel. Leggyakrabban a transzmissziót és abszorbanciát mérik. Felhasználása:
- max: elnyelt Emax alapján az anyagi minőségre következtethetünk E=h
|