Матеріали та обладнання
ФЕК з довжиною хвилі 540 нм (зелений світлофільт), кювети з довжиною оптичного шляху 5 мм, ваги, термостат на 400С, мірна колба на 500 мл, штатив з 7 пробірками для кожної бригади, піпетки місткістю 0,1; 1,0 та 5,0 мл.
Загальні відомості
Світло — це електромагнітні хвилі видимого діапазону спектру. До видимого діапазону належать електромагнітні хвилі в інтервалі частот, що сприймаються людським оком (7.5×1014 — 4×1014 Гц), тобто з довжиною хвилі від 400 до 760 нанометрів (рис. 6.1.). У фізиці термін «світло» має дещо ширше значення і є синонімом до оптичного випромінювання, тобто включає в себе інфрачервону та ультрафіолетову області спектру. Джерело світла (як природнього, так і штучного) можна представити як джерело, що випромінює частинки енергії. Ці частинки називаються квантами світла або фотонами. Енергія фотона залежить від довжини хвилі випромінюваного світла. Одиницею виміру довжини хвилі служить нм (нанометр — це 10-9 м).
Спектр електромагнітного випромінення показаний на рис.6.1.
діапазон видимого випромінення
Рис.6.1. Спектр електромагнітного випромінення
Середня частина спектра - діапазон довжин хвиль 200-400 нм відповідає близькому ультрафіолетовому випромінюванню, 400-700 нм - видимому випромінюванню, 700-1200 нм - близькій інфрачервоній області спектру (рис.6.2).
Рис. 6.2. Середня частина спектру сонячного випромінення
Ультрафіолетове випромінювання помітно впливає на метаболізм нашого організму. Ультрафіолетові промені проникають в шкіру на глубину всього до 1 мм. Загальновідомо, що саме УФ-лучи ініціюють процес утворення ергокальциферолу (вітаміну Д), необхідного для всмоктування кальцію в кишечнику і забезпечення нормального розвитку кісткового скелета у дітей. Крім того, ультрафіолет активно впливає на синтез мелатоніну і серотоніну - гормонів, що відповідають за циркадний (добовий) біологічний ритм. Його дефіцит призводить до депресії, коливань настрою, сезонних функціональних розладів. Саме таким ефектом пояснюється збадьорююча дія весняного сонця, що піднімає настрій і життєвий тонус.
Дія випромінювання на епідерміс - зовнішній поверхневий шар шкіри хребетних тварин і людини викликає засмагу шкіри - захисну здатність до впливу випромінення. У більших дозах призводить до опіків, може викликати утворення мутацій та рак шкіри.
Видиме випромінювання - це невеликий сектор спектру електромагнітного випромінення, що знаходиться в діапазоні довжин хвиль 400-700 нм (1 нанометр - це 10-9 м).
Видимий спектр складається з різних кольорів і кожному з них відповідає певний діапазон довжин хвиль, а саме:
фіолетовий - 400-440 нм синій - 440-490 нм блакитний - 490-510 нм зелений - 510-565 нм жовтий - 565-595 нм
помаранчевий - 595-620 нм червоний - 620-760 нм
Ширина видимого спектру залежить від конкретної людини і може бути дещо ширшою в діапазоні приблизно від 380 до 760 нм.
Теорія колірового зору пояснює, чому ділянка спектру, що знаходиться в межах від 400 до 700 нм, має кольорове забарвлення і чому ми бачимо випромінювання в діапазоні 400-450 нм фіолетовим, 450-480 - синім і т. д.
Суть теорії в тому, що світлочутливі нервові закінчення, які знаходяться в одній з оболонок ока і називаються фоторецепторами, реагують на випромінювання видимої частини спектру. Око містить три групи таких рецепторів, з яких одна найбільш чутлива до інтервалу 400-500 нм, інша - 500-600 нм, а третя - 600-700 нм. Рецептори реагують на випромінювання відповідно до їх спектральної чутливості, і відчуття усіх кольорів виникає в результаті комбінації трьох видів рецепторів.
Інфрачервоне (ІЧ) випромінювання - ще називається тепловими променями. Довжина хвиль інфрачервоного діапазону понад 760 нм.
Інфрачервоне випромінювання також називають "тепловим" випромінюванням, оскільки інфрачервоне випромінювання від нагрітих предметів сприймається шкірою людини як відчуття тепла. При цьому довжини хвиль, що випромінюються тілом, залежать від температури нагрівання: чим вище температура, тим коротше довжина хвилі і вище інтенсивність випромінювання (рис. 6. 3).
Рис.6.3. Зображення людини в інфрачервоних променях. Червоний колір випромінюють більш нагріті частини тіла
Залежно від довжини хвилі змінюється проникаюча здатність інфрачервоного випромінювання. Найбільшу проникаючу здатність має короткохвильове інфрачервоне випромінювання, яке проникає в тканини людини на глибину в декілька сантиметрів. Інфрачервоні промені довгохвильового діапазону затримуються в поверхневих шарах шкіри.
Особливістю застосування ІЧ-випромінювання в харчовій промисловості є можливість проникнення електромагнітної хвилі в такі капілярно-пористі продукти, як зерно, крупа, борошно і т. п., що застосовується для стерилізації продукту.
ІЧ-випромінювання проникає на глибину до 7 мм. Ця величина залежить від характеру поверхні, структури, властивостей матеріалу і частотної характеристики випромінювання.
Електромагнітні хвилі певного частотного діапазону чинять не лише термічну, але і біологічну дію на продукт, сприяють прискоренню біохімічних перетворень у біологічних полімерах.
Інфрачервоні випромінювачі застосовується в приладах для перевірки грошей. Нанесені на купюру як один із захисних елементів, специальні метамерні фарби можа побачити виключно в інфрачервоному діапазоні. Інфрачервоні детектори валют є самими безпомилковими приладами для перевірки грошей на достовірність.
Фотометричні методи визначення концентрації розчинів засновані на порівнянні поглинання при пропусканні світла через стандартний і досліджуваний розчини. Міру поглинання світла розчином вимірюють за допомогою фотоколориметрів і спектрофотометрів.
Фотометричні методи аналізу (фотометрія) це сукупність методів спектрального аналізу, заснованих на вибірковому поглинанні електромагнітного випромінювання у видимій, ІЧ і УФ областях спектру молекулами визначуваного компонента або його сполуки з відповідним реагентом.
Фотометричний метод аналізу характеризується високою вибірковістю. Цим методом можна визначити концентрації речовин до 1∙10-7 моль/л.
Біохімічні аналітичні методи часто закінчуються кольоровою реакцією, в результаті якої прозорий розчин набуває забарвлення, тобто здатність вибірково поглинати (адсорбувати) світло з певною довжиною хвилі.
Для аналізу використовують тільки ті кольорові реакції, в яких розвивається забарвлення, пропорційне концентрації досліджуваної речовини. За допомогою фотометрії визначають екстинкцію, або оптичну густину розчину. Оптична густина розчинів прямо пропорційна концентрації поглинаючої речовини. Тому, вимірявши оптичну густину розчину при певній довжині хвилі (поблизу максимуму поглинання), можна визначити концентрацію поглинаючої речовини. Більшість фотометричних приладів побудовано так, що вони безпосередньо вказують на цю величину.