Bài giảng Quang học kỹ thuật và ứng dụng: Chương 1 - TS. Phạm Thị Hải Miền

Bài giảng Quang học kỹ thuật và ứng dụng - Chương 1: Tổng quan môn học cung cấp cho người học các kiến thức: Bức xạ điện từ (sóng phân cực phẳng), các đại lượng đặc trưng của bức xạ điện từ, độ xuyên sâu của ánh sáng đối với da,... Mời các bạn cùng tham khảo.

QUANG HỌC KỸ THUẬT VÀ ỨNG DỤNG TS Phạm Thị Hải Miền Bộ môn Vật lý Ứng dụng Đại học Bách Khoa TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Từ Văn Mặc: Phân Tích Hố Lý Phương Pháp Phổ Nghiệm Nghiên Cứu Cấu Trúc Phân Tử, NXB KHKT, 2003 [2] Vo Dinh Tuan: Biomedical Photonics Handbook, CRC Press, 2003 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TỔNG QUAN VỀ MÔN HỌC  Tổng quan chất xạ điện từ  Tương tác sóng điện từ với mơi trường vật chất  Các kỹ thuật quang học (UV-VIS, hồng ngoại, Raman, phân cực, vật liệu nano, sắc ký) ứng dụng CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt THANG SÓNG ĐIỆN TỪ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt BỨC XẠ ĐIỆN TỪ (SÓNG PHÂN CỰC PHẲNG) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA BỨC XẠ ĐIỆN TỪ  Bước sóng λ - quãng đường mà sóng sau dao động đầy đủ (m)  Chu kì T - thời gian ngắn truyền bước sóng qua điểm không gian (s)  Tần số ν - số dao động giây (Hz) c   T   Số sóng  - nghịch đảo bước sóng (cm-1)   hc  Năng lượng photon: E  h   • h = 6,626.10-34 J.s số Planck • Đơn vị đo E: J, eV, kcal, cm-1 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TƯƠNG TÁC ÁNH SÁNG VỚI MÔ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐỘ XUYÊN SÂU CỦA ÁNH SÁNG ĐỐI VỚI DA CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt SỰ HẤP THỤ ÁNH SÁNG Chuyển động phân tử CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt E0 – lượng phân tử trạng thái E1 – lượng phân tử trạng thái kích thích ΔE – bước chuyển lượng phân tử CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10  Năng lượng toàn phần phân tử: Etf  Ee  Ev  E j Trong đó: Etf - lượng tồn phần phân tử Ee - lượng chuyển động điện tử Ev – lượng chuyển động dao động Ej – lượng chuyển động quay (Ee > Ev > Ej) 0 0 E  E  E  E  Ở trạng thái bản: tf e v j * * * *  Ở trạng thái kích thích: Etf  Ee  Ev  E j  Biến thiên (bước chuyển) lượng phân tử: Etf  Etf*  Etf0  ( Ee*  Ee0 )  ( Ev*  Ev0 )  ( E *j  E 0j )  Ee  Ev  E j  Tần số xạ ứng với chuyển động điện tử, dao động, quay: E j Ee Ev ve  , vv  ,vj  h h h CuuDuongThanCong.com 11 https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ mức lượng bước chuyển lượng điện tử, dao động, quay CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 ĐỊNH LUẬT LAMBERT - BEER I 100%  T I0 I0  I 100%  A I0 I0  I A  I R  I I0 - Cường độ ban đầu nguồn sáng IA - Cường độ ánh sáng bị hấp thu dung dịch I - Cường độ ánh sáng sau qua dung dịch IR - Cường độ ánh sáng phản xạ thành cuvet dung dịch T - độ truyền qua A - độ hấp thụ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 13 I0 Định luật Lambert – Beer : A  lg( )    Cl I Trong đó: ε - hệ số hấp thu phân tử (l/mol.cm) C - nồng độ dung dịch (mol/l) l - độ dày truyền ánh sáng (cm) A - độ hấp thụ quang Phổ hấp thụ A   C1l   2C2l    nCnl CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐIỀU KIỆN ĐỂ ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT  Ánh sáng phải đơn sắc  Khoảng nồng độ phải thích hợp: nồng độ tăng độ hấp thụ quang A tăng Khi nồng độ tiếp tục tăng độ hấp thụ quang A không tăng  Dung dịch phải suốt  Chất thử phải bền dung dịch bền tác dụng ánh sáng UV-VIS CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 15 BÀI TẬP Độ hấp thụ quang A dung dịch anilin 2.10-4M nước đo bước sóng λ 0,252 Chiều dài ánh sáng qua cuvet 1cm Tính độ hấp thụ quang anilin 1,03 10-4M đo độ dài bước sóng dùng cuvet 0,5cm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 BÀI GIẢI Tóm tắt: A1=0,252 C1=2.10-4M, C2=1,03.10-3M l1=1cm, l2=0,5cm A2=? Ta có cơng thức: A A    Cl     Cl Vì chất bước sóng λ nên hệ số hấp thu phân tử ε không thay đổi Do ta có: A1 A2 A1C2l2 0, 252.1, 03.103.0,5 1      A2    0, 649 4 C1l1 C2l2 C1l1 2.10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 17 BÀI TẬP Cho dung dịch gồm chất X Y có cực đại hấp thụ 400 nm 500 nm Hệ số hấp thu mol ε X Y sau: εX (M-1 cm-1) εY (M-1 cm-1) 400 nm 104 1.103 500 nm 1.103 104 Đo độ hấp thụ quang A dung dịch hai bước sóng 400 nm 500 nm thu 0,5 0,3 So sánh nồng độ chất X Y dung dịch 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tóm tắt:  400 X  1.10 M cm  500 X  1.10 M cm  400 Y  1.10 M cm  500 Y  1.10 M cm 3 1 1 1 1 1 1 1 1 A400  0,5 A500  0,3 CX ? CY CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 BÀI GIẢI Theo định luật Lambert-Beer ta có: Giải hệ phương trình ta được: 400 400  A   C l    400 X X Y CY l  500 500 A   C l    X X Y CY l  500  A400 X500  A500 X400 CY  500 400 400 500 l (      X Y X Y )  500 400 A   A  C  400 Y 500 Y  X l ( X400 Y500   X500 Y400 ) Suy ra: ( A400 Y500  A500 Y400 ) C X ( A400 Y500  A500 Y400 )( X500 Y400   X400 Y500 )  400 500  500 400 500 400 CY ( X  Y   X  Y )( A400 X  A500 X ) ( A400 X500  A500 X400 ) CX  1,88 CY CuuDuongThanCong.com 20 https://fb.com/tailieudientucntt ... X  1. 10 M cm  500 X  1. 10 M cm  400 Y  1. 10 M cm  500 Y  1. 10 M cm 3 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 ? ?1 A400  0,5 A500  0,3 CX ? CY CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 BÀI... X Y sau: εX (M -1 cm -1 ) εY (M -1 cm -1 ) 400 nm 10 4 1. 103 500 nm 1. 103 10 4 Đo độ hấp thụ quang A dung dịch hai bước sóng 400 nm 500 nm thu 0,5 0,3 So sánh nồng độ chất X Y dung dịch 18 CuuDuongThanCong.com... thụ quang anilin 1, 03 10 -4 M đo độ dài bước sóng dùng cuvet 0,5cm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 BÀI GIẢI Tóm tắt: A1=0,252 C1=2 .10 -4 M, C2 =1, 03 .10 -3 M l1=1cm, l2=0,5cm A2=?