من الضوء إلى البيانات: تكنولوجيا قياس الألوان والقياس الطيفي

ما هي تفاصيل قياس الألوان:
قياس الألوان هو ببساطة قياس اللون. قياس الألوان هو تحديد تركيز مادة ما عن طريق قياس الامتصاص النسبي للضوء بالنسبة إلى تركيز معروف للمادة. في قياس الألوان البصري، عادة ما يستخدم الضوء الأبيض الطبيعي أو الاصطناعي كمصدر للضوء، وعادة ما يتم إجراء القياسات باستخدام أداة بسيطة تسمى مقياس الألوان أو مقارن الألوان. عند استخدام الخلايا الكهروضوئية بدلاً من العيون، يُطلق على الجهاز اسم مقياس الألوان الكهروضوئي.

يعتمد التحليل اللوني على مبدأ أن العديد من المواد تتفاعل مع بعضها البعض وتشكل لونًا يشير إلى تركيز المادة التي يتم قياسها. عندما تتعرض مادة ما لشعاع ذو شدة (I0)، تمتص جزيئات المادة جزءًا من الإشعاع، وينبعث إشعاع ذو شدة (I). ويستخدم هذا الاختلاف في الشدة في فحوصات اللونية.

يتم تحديد كمية الإشعاع الممتص بواسطة قانون بير لامبرت:
أ = Ɛ•l•C
أ هو الامتصاص
Ɛ هو معامل الانقراض المولي [L/(mol cm)]
l هو طول المسار (سم)
C هو التركيز (مول/لتر)

ما هو القياس الطيفي:
قياس الطيف الضوئي هي طريقة للتحليل النوعي والكمي للمادة عن طريق قياس امتصاص المادة عند طول موجي محدد أو ضمن نطاق طول موجي معين.

المبادئ الأساسية لقياس الطيف الضوئي:
تتفاعل المادة مع الضوء ولها خاصية الامتصاص الانتقائي. يتم إنتاج لون المادة الملونة من خلال تفاعل المادة مع الضوء. أي أن اللون الناتج عن المحلول الملون يرجع إلى الامتصاص الانتقائي للضوء بواسطة المواد الموجودة في المحلول.

نظرًا لأن المواد المختلفة لها هياكل جزيئية مختلفة، فإن لها قدرات امتصاص مختلفة لأطوال موجية مختلفة من الضوء. ولذلك، فإن المجموعات الهيكلية ذات الهياكل المميزة لها الطول الموجي الأقصى الفعلي لخصائص الامتصاص الانتقائية، وتشكل ذروة الامتصاص القصوى، وتنتج طيف امتصاص فريدًا.

حتى نفس المادة تمتص الضوء بشكل مختلف بسبب اختلاف محتواها. إن طريقة استخدام طيف الامتصاص الفريد لمادة ما للتعرف على وجود مادة (تحليل نوعي)، أو استخدام درجة امتصاص طول موجي معين من الضوء بواسطة مادة ما لقياس محتوى مادة ما (تحليل كمي) هي دعا سالقياس الطيفي.

قانون لامبرت-بير هو المبدأ الأساسي الذي يعتمد عليه التحليل الكمي للقياس الطيفي. عندما يمر شعاع من الضوء أحادي اللون (ضوء ذو لون واحد) عبر محلول موحد، يتم امتصاص جزء منه وينتقل جزء منه. دع شدة الضوء الساقط تكون I0، وشدة الضوء المرسل تكون I، ثم I/I0 هي النفاذية، ممثلة بـ T. النفاذية المئوية T% = (I/I0)x100%

أظهرت الدراسات أن درجة امتصاص الضوء بالمحلول، أي الامتصاص (A) (المعروف أيضًا باسم الانقراض E، أو الكثافة البصرية D) والنفاذية (T) لها علاقة لوغاريتمية سالبة، أي: A = - إل جي تي

قانون لامبرت: درجة امتصاص الضوء (أ) للمحلول الملون تتناسب مع سمك (مسار الضوء) ب طبقته السائلة. عندما يكون تركيز المحلول ثابتًا، كلما زاد سمك الطبقة السائلة من المحلول، زادت قيمة A لدرجة امتصاص الضوء، وقلت نفاذية الضوء.
أي: أ = أب

قانون بير: درجة امتصاص الضوء (A) للمحلول الملون تتناسب طرديا مع تركيزه (عدد الجزيئات الممتصة للضوء) C. أي أنه عندما يكون سمك الطبقة السائلة من المحلول ثابتا كلما زاد التركيز كلما زادت درجة امتصاص الضوء، قلت نفاذيته.
أي: أ = أس
يمكن التعبير عن الجمع بين الصيغتين أعلاه بالصيغة التالية: A = -lgT=abc
أي أن أ = أ ب ج.

الصيغة المذكورة أعلاه هي قانون لامبرت بير، والذي يعني: عندما يمر شعاع من الضوء أحادي اللون عبر محلول منتظم، فإن امتصاص المحلول للضوء أحادي اللون يتناسب مع حاصل ضرب تركيز المحلول وسمك الطبقة السائلة. [2-3]

في A =abc، يمثل معامل الامتصاص a حساسية المادة الممتصة للضوء. كلما زادت قيمة a، زادت الحساسية. إذا كانت وحدة التركيز هي تركيز المادة (الوحدة: mol/L)، فيمكن كتابة الامتصاصية a كـ ε، ويسمى ε بالامتصاص المولي.

يمكن أن نرى من الصيغة أعلاه أنه عندما يتم تثبيت سمك طبقة المحلول b ومعامل الامتصاص a، فإن الامتصاص A يرتبط خطيًا بتركيز المحلول. في التحليل الكمي من الضروري أولاً قياس امتصاص المحلول (طيف الامتصاص) لأطوال موجية مختلفة من الضوء، ومنه يتم تحديد الطول الموجي الأقصى للامتصاص، ومن ثم يتم استخدام ضوء هذا الطول الموجي كمصدر للضوء (الضوء أحادي اللون ) لقياس الامتصاصية A، وهو قانون لانج بوربير وهو الشرط الأول للتحليل الكمي.

مقياس الطيف الضوئي فوق الطاولة (النفاذية) DSCD-910 هو أداء جيد ومصمم خصيصًا لاختبار نفاذية المادة الشفافة وامتصاصها وقيمتها اللونية وغيرها من المعالم.

العلامات:DSCD-910