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Grundlagen der Photometrie - Aufbau eines Photometers
Die Photometrie als Messung von Lichtströmen wird, je nachdem, ob man das Auge oder ein physikalisches Gerät als Empfänger verwendet, in visuelle (subjektive) und physikalische. (objektive) Photometer unterteilt.
Die physikalischen Messverfahren benutzen für den Vergleich von Licht unterschiedlicher spektraler Strahldichteverteilung lichtelektrische Empfänger, z.B. Photoelemente, Photozellen, thermoelektrische und photographische Empfänger.
Unter der Intensität versteht man die Leistung einer Strahlung pro Flächeneinheit.
Die zur Absorptionsmessung an Lösungen oder Gasen geeigneten Photometer arbeiten in einem bestimmten Wellenlängenbereich, dessen Auswahl durch Farb- oder Interferenzfilter bewirkt wird; bei den Spektralphotometern wird dagegen das Licht der Beleuchtungseinrichtung mit einem Monochromator spektral zerlegt. Die Photometer können Ein- oder Zweistrahlinstrumente sein, je nachdem, ob zwischen Lichtquelle und Empfänger ein oder zwei Strahlengänge angeordnet sind. Zweistrahlgeräte können 2 gleichartige Empfänger haben oder es wird die über die beiden Lichtwege verteilte Strahlung zeitlich aufeinanderfolgend wechselweise auf den gleichen Empfänger vereinigt. Moderne Photometer sind oft durch Mikroprozessoren gesteuert und an die elektronische Datenverarbeitung anschliessbar.
Das Gesetz von Lambert-Beer
In eine Küvette, die einen gelösten Stoff mit der Konzentration c enthält, wird Licht der Intensität J0 eingestrahlt. Die Intensität des aus der Küvette austretenden Lichts betrage J.
Das Verhältnis
kann als Maß für die Durchlässigkeit, die Transmission T des Lichts angesehen werden.
Die Transmission T wird beeinflusst durch die - gelösten Teilchen des Lösestoffs - Lösungsmittelteilchen
(1)
(2)
In der Praxis wird oft die dekadische Basis benutzt, und dies führt zu dem Begriff der Extinktion E (Extinktion,Auslöschung, beachte den Kehrwert des Quotienten in (3)):
(3) (Herleitung siehe unten)
(4) Wird die Transmission in % angegeben, so gilt:
Nach Lambert-Beer gilt:
daraus folgt dann:
und schließlich:
E = e * c * d
e molarer Extinktionskoeffizient (Lösestoffspezifische Konstante); c Konzentration; d Schichtdicke der Küvette |