Кристаллическая решетка золота, как и других металлов, устроена таким образом, что валентные электроны способны перемещаться по всему объему вещества, чем обусловлена высокая электропроводность металлов. Переменное электрическое поле светового луча смещает электроны проводимости и на поверхности наночастицы образуется диполь, который колеблется с частотой поля падающего света. Этот колеблющийся вблизи поверхности наночастицы диполь называют поверхностным плазмоном. Возникновение поверхностного плазмона возможно, если величина наночастицы много меньше длины падающего света.
Совпадение частоты колебаний поверхностного плазмона и частоты колебаний падающего света вызывает резонансное поглощение и рассеяние света, которое называется поверхностным плазмонным резонансом (ППР).
Поглощение света веществом рассчитывается по закону Ламберта-Бера
где и — интенсивности света до и после прохождения через слой толщины d (см) раствора вещества с концентрацией С (моль/л). Отношение называется погашением или экстинкцией, величина ε -молярным коэффициентом экстинкции.
Амплитуда, период, частота и длина волны периодических волн
Таким образом возникает специфическая полоса поглощения раствора в видимой области, обусловленная малостью размера частиц. Плазмонная полоса поглощения возникает в том случае, если размеры частицы становятся меньше длины свободного пробега свободных электронов в массивном металле. Лишь для трех металлов, Au, Ag и Cu, плазмонная частота наночастиц смещается из УФ в видимую области спектра, для всех прочих она смещена в УФ область.
Плазмонный резонанс золотых наночастиц с диаметром менее 20 нм локализован в зеленой части видимого спектра (около 520 нм для водных коллоидов), что объясняет красный цвет таких золей. С увеличением размера резонанс немного смещается в красную область и, соответственно, изменяется оттенок золя. Приведенный ниже рисунок показывает теоретические спектры оптической плотности в 1-см кювете для частиц различного диаметра при фиксированной концентрации золота в системе (57 мкг/мл, что соответствует 0.01% ЗХВК). Отметим, что экспериментальные спектры рис.4 очень хорошо воспроизводят этот расчет по теории Ми.
Рис. 4. Спектры оптической плотности суспензий золотых сферических частиц с диаметром от 10 до 120 нм. Расчет по теории Ми для 1-см кюветы и постоянной концентрации золота 57 мкг/мл.
Экспериментальная часть Приборы, оборудование и методы измерения
В данной работе измерения проводят с помощь спектофотометрического метода. Этот метод, применяемый чаще других и наиболее совершенный среди методов абсорбционного молекулярного анализа, основан на использовании специальных спектральных приборов — спектрофотометров, позволяющих регистрировать световые потоки в широком интервале изменения длин волн от -185 нм до ~1100 нм, т.е. в УФ, видимой и ближней ИК области спектра, и обеспечивающих высокую степень монохроматичности света (-0,2—5 нм), проходящего через анализируемую среду.
Изменение длины волны излучения АЧТ
В большинстве спектрофотометров, применяемых в аналитической практике, монохроматизация светового потока осуществляется за счет использования диспергирующих (разлагающих свет в спектр) элементов — призм или дифракционных решеток. Разработаны различные конструкции спектрофотометров, работающих как по однолучевой (одноканальной), так и по двухлучевой (двухканальной) схеме.
На рис. 5 показана принципиальная блок-схема, включающая основные узлы, обеспечивающие работу спектрофотометра.
Рис. 5. Принципиальная блок-схема спектрофотометра: 1 – источник излучения; 2 — монохроматор; 3 — кюветное отделение; 4 — приемник излучения (фотоэлементы); 5 – усилитель; 6 – регистратор (отсчетное или записывающее устройство)
Свет от источника излучения 1 попадает в монохроматор 2, в котором он разлагается в спектр. Монохроматизованный световой поток проходит после этого через кюветное отделение 3, в котором устанавливаются кюветы с анализируемым раствором и раствором сравнения («нулевым» раствором). Пройдя через кюветы с растворами, световой поток попадает на фотоэлементы приемника излучения 4, в котором энергия светового потока преобразуется в фототок, усиливаемый в блоке усилителя 5, после чего усиленный электрический сигнал регистрируется в блоке регистратора 6 либо в виде спектральной кривой, либо по показанию отсчитывающего устройства.
В качестве источника излучения в спектрофотометрах используют лампы накаливания при работе в видимой области спектра, в которой они обеспечивают непрерывный световой поток (а не линейчатый, даваемый ртутной лампой), и водородные либо дейтериевые лампы — при работе в УФ диапазоне спектра (-200—350 нм).
Для разложения светового луча в спектр в монохроматоре чаще всего используют призмы или дифракционные решетки. При работе в видимой и в ближней ИК области используют стеклянные призмы, а также стеклянные конденсоры (линзы) и кюветы. При работе в УФ диапазоне 200-400 нм применяют кварцевую оптику (призмы, конденсоры, кюветы), так как стекло поглощает УФ лучи.
При использовании спектрофотометров, работающих по однолучевой схеме, в световой поток в кюветном отделении попеременно вносят кювету с раствором сравнения (нулевым раствором) и кювету с анализируемым раствором. В кюветное отделение спектрофотометров, работающих по двухлучевой схеме, устанавливают одновременно обе кюветы: кювету с нулевым раствором — в канал сравнения, кювету с анализируемым раствором — в измерительный канал.
Обе кюветы — с нулевым и с анализируемым растворами — должны быть совершенно одинаковыми, с равной толщиной поглощающего слоя. При толщине поглощающего слоя l = 1 см допустимое отклонение не должно превышать l = ± 0,005 см при температуре (20 ± 1) °С. Обе кюветы, заполненные чистым растворителем, должны иметь одинаковую оптическую плотность при одной и той же длине волны.
Разработаны различные приемы спектрофотометрии — прямая (непосредственная), дифференциальная, производная спектрофотометрия, спектрофотометрическое титрование.
Концентрацию определяемого вещества в анализируемом растворе при спектрофотометрических измерениях находят, как и в фотоэлектроколориметрии, с использованием либо основного закона светопоглощения, либо градуировочных графиков.
Спектрофотометрические методы обладают, по сравнению с фотоэлектроколориметрическими, большей точностью и чувствительностью, позволяют проводить анализ многокомпонентных систем без разделения компонентов, определять вещества, не поглощающие в видимой области спектра (но имеющие полосы поглощения в УФ диапазоне). Относительные ошибки спектрофотометрических определений не превышают ±2%.
В отличие от фотоколориметрии и фотоэлектроколориметрии, спектрофотометрия позволяет не только проводить измерение оптической плотности при фиксированной длине волны, но и получать спектры поглощения в широком спектральном диапазоне.
Из всех фотометрических методов спектрофотометрия применяется наиболее широко при анализе самых различных объектов неорганической и органической природы.
Источник: studfile.net
Таблица излучательной способности для различных материалов
Излучательная способность объекта — отношение мощности излучения объекта при данной температуре к мощности излучения абсолютно черного тела (АЧТ). АЧТ определяется как поверхность, излучающая максимальное количество энергии при данной температуре. Излучательная способность АЧТ равна 1,00
Излучательные свойства объекта определяются свойствами материала и чистотой обработки поверхности объекта, а не цветом его поверхности. В таблице приведены типичные значения излучательной способности некоторых широкораспространенных материалов относительно абсолютно черного тела.
Полированные металлические поверхности могут иметь излучательную способность близкую нулю, что затрудняет применение пирометрического метода измерения температуры.
Таблица 1. Излучательная способность неметаллических материалов
| Асбест | 0,9 | 0,8 | 0,9 | 0,95 |
| Асфальт | 0,85 | 0,85 | 0,95 | 0,95 |
| Базальт | — | 0,7 | 0,7 | |
| Карбон не окисл. | 0,8-0,9 | 0,8-0,9 | 0,8-0,9 | |
| Графит | 0,8-0,9 | 0,7-0,9 | 0,7-0,8 | |
| Карбон | 0,95 | 0,9 | 0,9 | |
| Керамика | 0,4 | 0,8-0,95 | 0,85-0,95 | 0,95 |
| Глина | 0,8-0,95 | 0,85-0,95 | 0,95 | |
| Бетон | 0,65 | 0,9 | 0,9 | 0,95 |
| Ткань | — | 0,95 | 0,95 | |
| Стекло 1. 3мм 2. 6мм 3. 12мм 4. 20 мм |
0,27 0,41 0,63 0,80 |
0,30 0,47 0,69 0,85 |
0,98 0,98 0,98 0,98 |
0,85 0,85 0,85 0,85 |
| Гравий | — | 0,95 | 0,95 | |
| Гипс | — | 0,4-0,97 | 0,8-0,95 | |
| Лед | — | — | 0,98 | |
| Известняк | — | 04-0,98 | 0,98 | |
| Краска | — | — | 0,9-0,95 | |
| Бумага | — | 0,95 | 0,95 | |
| Пластик | — | 0,95 | 0,95 | |
| Резина | — | 0,9 | 0,95 | |
| Песок | — | 0,9 | 0,9 | |
| Снег | — | — | 0,9 | |
| Земля | — | — | 0,9-0,98 | |
| Вода | — | — | 0,93 | |
| Дерево | — | 0,9-0,95 | 0,9-0,95 |
Таблица 2. Излучательная способность металлических материалов
| Алюминий Оксид алюминия |
0,1-0,2 0,40 |
0,02-0,2 0,2-0,4 |
0,02-0,2 0,2-0,4 |
0,02-0,1 0,2-0,4 |
| Хром Оксид хрома |
0,4 0,75 |
0,05-0,3 0,75 |
0,03-0,3 | 0,02-0,2 0,70 |
| Кобальт Оксид кобальта |
0,32 0,70 |
0,28 0,70 |
0,04 0,60 |
|
| Золото | 0,3 | 0,01-0,1 | 0,01-0,1 | 0,01-0,1 |
| Молибден Оксид молибдена |
0,25-0,35 0,5-0,9 |
0,1-0,3 0,4-0,9 |
0,1-0,15 0,3-0,7 |
0,10 0,2-0,6 |
| Никель Оксид никеля Електролит |
0,35 0,8-0,9 0,2-0,4 |
0,25 0,4-0,7 0,1-0,2 |
0,3-0,6 0,1-0,15 |
0,04 0,2-0,5 0,05-0,15 |
| Палладий | 0,28 | 0,23 | 0,05 | |
| Платина Платина черная |
0,27 | 0,22 0,95 |
0,9 | 0,07 0,9 |
| Радий | 0,25 | 0,18 | 0,05 | |
| Тантал Оксид тантала |
0,35 0,80 |
0,20 0,70 |
0,08 0,60 |
|
| Титан Оксид титана |
0,5-0,75 0,80 |
0,2-0,5 0,6-0,8 |
0,1-0,3 0,5-0,7 |
0,05-0,2 0,5-0,6 |
| Оксид железа Железо Грубое железо Литое железо |
0,7-0,9 0,35 0,35 |
0,7-0,9 0,1-0,3 0,6-0,9 0,4-0,6 |
0,6-0,9 0,05-0,25 0,5-0,8 — |
0,5-0,9 0,05-0,2 0,5-0,7 — |
| Цинк Оксид цинка |
0,50 0,60 |
0,05 0,15 |
0,03 0,1 |
0,02 0,1 |
| Вольфрам | 0,39 | 0,1-0,3 | 0,05-0,25 | 0,03-0,1 |
| Олово Оксид олова |
0,25 0,60 |
0,1-0,3 0,60 |
0,05 | 0,05 0,60 |
| Серебро Оксид серебра |
0,04 0,10 |
0,02 0,10 |
0,02 | 0,02 0,10 |
| Магний | 0,3-0,8 | 0,05-0,2 | 0,03-0,15 | 0,02-0,1 |
| Сталь хол. проката Листов.сталь Отполиров. Сталь Литая сталь Окислен. Сталь Нержав. сталь |
0,8-0,9 0,35 0,35 0,8-0,9 0,35 |
0,8-0,9 0,6-0,7 0,2 0,25-0,4 0,8-0,9 0,2-0,9 |
0,7-0,9 0,5-0,7 0,1 0,1-0,2 0,7-0,9 0,15-0,8 |
0,4-0,6 0,1 — 0,7-0,9 0,1-0,8 |
| Свинец Оксид свинца Полиров. Поверх Необраб.поверх. |
0,35 0,65 |
Таблица 3. Излучательная способность сплавов
| Медь Окисленная медь |
0,20 0,70 |
0,10 0,60 |
0,05 0,60 |
| Хром и окись алюминия Окислен. состояние |
0,30 0,80 |
0,20 0,75 |
0,10 0,65 |
| Окись алюминия | 0,30 | 0,40 | 0,85 |
| Кирпич красный Огнеупорный Кварцевый |
0,80 0,30 0,55 |
0,80 0,35 0,40 |
0,80 0,65 0,80 |
| Керамика | 0,40 | 0,50 | 0,65 |
Если излучательная способность объекта неизвестна, то ее можно определить с помощью следующего метода:
1. Образец материала нагревается до определенной температуры, как-либо точно измеренной.
2. Температура поверхности образца измеряется пирометром. Значение излучательной способности подбирается до тех пор, пока индикатор прибора не покажет известную температуру образца.
3. Найденное значение излучательной способности фиксируется и используется для дальнейших измерений температуры этого материала.
Любое использование материалов, их подборки, дизайна, элементов дизайна допускается только с согласия правообладателя. Вся информация на сайте носит справочный характер и не является публичной офертой
Источник: www.astena.ru
Видим золото, вместо инфракрасного спектра
Не видим инфракрасный спектр, чтобы лучше видеть золото
Иисус сказал: «Будьте, кротки, как голуби и мудры, как змеи».
Фотографии с инфракрасным фильтром всегда выглядят лучше, чем без него. Наши глаза также специально эволюционировали, чтобы не различать инфракрасный. Инфракрасный — ужасный свет, если вы пытаетесь что-то увидеть или сделать фото. Всё из-за его длинной волны. Он невидим (для наших глаз) и имеет длину волны около 3/4 мм — 1 мм.
Сфокусировать эти длинные, неуклюжие волны «краснее красного» очень сложно. Инфракрасное излучение костра потрясающе — эти длинные невидимые волны, пробивающие холодный воздух и омывающие нашу кожу.
Змеям это инфракрасное зрение помогает определить в каком направлении находится теплокровное животное.
Фото автора. Змея плывёт в озере Светлояр, где стал невидимым легендарный град Китеж.
Портал Проза.ру предоставляет авторам возможность свободной публикации своих литературных произведений в сети Интернет на основании пользовательского договора. Все авторские права на произведения принадлежат авторам и охраняются законом. Перепечатка произведений возможна только с согласия его автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице.
Ответственность за тексты произведений авторы несут самостоятельно на основании правил публикации и законодательства Российской Федерации. Данные пользователей обрабатываются на основании Политики обработки персональных данных. Вы также можете посмотреть более подробную информацию о портале и связаться с администрацией.
Ежедневная аудитория портала Проза.ру – порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.
Источник: proza.ru