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Das Lambert-Beer'sche Gesetz |
In einem optek Photometer wird das Prozessmedium von einem definierten Lichtstrahl durchdrungen. Eine Silizium-Photodiode misst die Intensität des ankommenden Lichtes. Die Änderung dieser Lichtintensität hervorgerufen durch Absorption und/oder Streuungen an den Inhaltsstoffen im Trägermedium, wird durch das Lambert-Beer'sche Gesetz dargestellt.
Das Lambert-Beer'sche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen der Absorption von Licht und der Konzentration eines absorbierenden Inhaltstoffs in Flüssigkeiten. Es belegt, dass sich die Verringerung der Lichtmenge aus drei physikalischen Phänomenen ergibt:
- Die Menge der absorbierenden Substanz in der Flüssigkeit (Konzentration)
- Der Weg, den das Licht durch die Flüssigkeit zurücklegen muss (optische Pfadlänge OPL)
- Die Wahrscheinlichkeit, dass das Photon jener speziellen Wellenlänge durch die Substanz absorbiert wird (Absorptions- oder Extinktionskoeffizient)
Diese Beziehung kann so dargestellt werden:
A = εdc
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| wobei |
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A = |
Absorption |
| ε = |
molarer, dekadischer Extinktionskoeffizient |
| d = |
Pfadlänge in cm |
| c = |
Konzentration der absorbierenden Substanz |
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| Transmission |
Wenn ein Lichtstrahl durch ein absorbierendes Medium tritt, dann ist die Menge des absorbierten Lichtes proportional zur Lichtintensität des einfallenden Lichtes multipliziert mit dem Absorptionskoeffizienten. Folglich nimmt die Intensität des einfallenden Lichtes beim Durchtritt durch das Medium exponentiell ab. Diese Beziehung stellt sich nach Lambert-Beer so dar:
T = 10-εcd or T = 10-A |
| wobei |
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T = |
Transmission |
| ε = |
Absorptionskoeffizient |
| c = |
Konzentration der absorbierenden Substanz |
| d = |
Pfadlänge in cm |
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Vereinfacht dargestellt, ist die Transmission der Quotient aus der Intensität des einfallenden Lichtes Io und der Intensität des ausfallenden Lichtes I.
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| Absorption |
Trägt man in einer Kurve die Transmission gegen die Konzentration auf, ergibt sich kein linearer Zusammenhang. Als linear zur Konzentration erweist sich jedoch der negative dekadische Logarithmus der Transmission.
Deshalb wird die Absorption wie folgt gemessen:
A = -log 10 (I/Io) or A = -log 10 (T)
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