Fotometría

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Introducción - lo que el cielo nos dice sobre la luz

La luz del sol aparece ligeramente amarilla por la mañana, idealmente un cielo azul al mediodía y se convierte en un hermoso rojo al atardecer. Esto describe perfectamente la distribución espectral de la luz, porque la luz consiste en varios colores con diferentes longitudes de onda. Las partículas y moléculas de la atmósfera dispersan la luz dependiendo de su tamaño. Las partículas más grandes como gotas de agua o cristales de hielo reflejan la luz y aparecen blancas. Las partículas más pequeñas producen luz dispersa y, por ejemplo, el color azul con una longitud de onda corta se dispersa más que la luz roja. Es por eso que el cielo aparece azul al mediodía, pero se convierte en rojo (longitud de onda más larga para el camino más largo de la luz) al atardecer.

Dicho esto, el comportamiento espectral de la luz puede utilizarse perfectamente para identificar colores y partículas. Eso es lo que hacen los sensores optek. El haz de luz de una fuente de luz definida pasa a través de una muestra y los detectores miden la luz emitida, por ejemplo, directamente a 0° o la luz dispersa en ángulos de 11° o 90°. El resultado es siempre la intensidad de la luz que pasa a través de una muestra. Con una calibración del sistema, utilizando estándares definidos (por ejemplo, filtros ópticos o estándares de turbidez), este resultado puede utilizarse para el análisis cualitativo y cuantitativo. La técnica de medición utilizada y las longitudes de onda seleccionadas constituyen los diferentes métodos de análisis.

Ley de Lambert-Beer

Una fuente de luz monocromática, por ejemplo, UV/VIS con la intensidad I₀ pasa una solución diluida de una sustancia química específica del grosor d y da como resultado una intensidad I. La luz que pasa a través de la solución da a la (kommt hier nichts mehr?)

que disminuye exponencialmente con el aumento de la concentración (c) de la solución y con el grosor (d) de la cubeta:

Después de la adaptación obtenemos la "Ley de Lambert-Beer":

• I_o: Intensidad del haz de luz antes de la solución
• I : Intensidad del haz de luz después de pasar la solución con grosor d
• d : grosor d, o trayectoria del haz óptico (cm)
• c : concentración de la sustancia absorbente en mol l^-1.
• ε : coeficiente de extinción molar a una longitud de onda específica para esta sustancia en l mol^-1 cm^-1.
• E : extinción

En el caso ideal (ε) se realiza bajo condiciones de medición controladas (temperatura, disolvente, pH, etc.) dependiendo de la sustancia absorbente y de la longitud de onda (λ). Es una constante y no está influenciada por (c), listada en varias tablas para muchos productos químicos. Si se conoce la longitud del camino óptico (d) y la sustancia química (al igual que ε), la concentración desconocida (c) de una sustancia puede determinarse midiendo la extinción (E) a una longitud de onda específica:

Las siguientes figuras (1 y 2) visualizan los dos efectos sobre la Ley de Lambert-Beer:

Figura 4: parte del espectro de las ondas electromagnéticas.

La energía de la fuente de luz puede ser caracterizada por la longitud de onda. Cuanto más pequeña es la longitud de onda, más energía llega con las ondas electromagnéticas a la muestra y o bien excita a los electrones a niveles de energía más altos, o bien fuerza a partes de la molécula a oscilar y doblarse. Los sensores ópticos de optek utilizan rangos de longitud de onda de UV, VIS o NIR en varias configuraciones, para un rendimiento óptimo en mediciones ópticas.