Podstawowymi zjawiskami opisującymi oddziaływanie światła z materią są:

• transmisjatransmisjatransmisja,

• absorpcjaabsorpcjaabsorpcja,

• rozpraszanie,

• odbicie.

Reym7W01grZSC

Na ilustracji jest kwadrat. Na lewy bok kwadratu pada strzałka z napisem: promień padający. Promień ten może ulec odbiciu od boku kwadratu pod pewnym kątem. Kiedy przechodzi przez bok kwadratu do jego wnętrza, zachodzi zjawisko absorpcji, transmisji. W środku kwadratu jest strzałka z napisem: Rozpraszanie. Przy strzałce, która jest w kwadracie, ale wychodzi poza niego jest napis: luminescencja.

Odbicie światła

Kąt padaniakąt padaniaKąt padania jest równy kątowi odbiciakąt odbiciakątowi odbicia.

RUD7i0xZ12lvM

Ilustracja przedstawia poziomą linię - to powierzchnia odbijająca. Pada na nią promień, który odbija się od powierzchni. Kąt padania i odbicia jest taki sam. Pomiędzy promieniem padającym i odbitym jest pionowa linia z napisem: normalna.

Załamanie światła

Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla danych dwóch ośrodków wielkością stałą i równą stosunkowi prędkości rozchodzenia się światła w tych ośrodkach:

Załamanie fali to zmiana kierunku rozchodzenia się fali, związana ze zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka. Zmiana prędkości powoduje zmianę długości fali.

RGlnHEn8xBXOC

Ilustracja przedstawia poziomą linię. Rozdziela ona ośrodek 1 V indeks dolny 1 od ośrodka 2 V indeks dolny 2, $V_1>V_2$. Na ośrodek 1 pada promień, który odbija się od powierzchni. Promień ulega odbiciu. Kąt padania i odbicia jest taki sam, kąty oznaczono literą alfa. Pomiędzy promieniem padającym i odbitym jest pionowa linia z napisem: normalna. Linia ta przechodzi do ośrodka B. W ośrodku B jest promień załamany. Jego kąt w stosunku do kąta promienia padającego i odbitego jest mniejszy, oznaczono go jako beta.

Załamanie światła można zbadać, wkładając słomkę czy długopis do cieczy.

RCGveAaoivlNV

Na zdjęciu do miski z wodą włożono długopis. Prawa część długopisu jest oparta o brzeg miski. Część długopisu zanurzona w wodzie wydaje się być cieńsza od części niezanurzonej w wodzie.

Rozszczepienie światła

Rozszczepienie światła białego jest spowodowane tym, że światło o różnych barwach rozchodzi się w ciałach przezroczystych z różnymi szybkościami i z tego powodu załamuje się pod różnymi kątami. Najszybciej rozchodzi się światło czerwone, a najwolniej światło fioletowe. Dlatego, gdy światło przechodzi np. z  powietrza do szkła, kąt załamania promieni czerwonych jest największy, a promieni fioletowych najmniejszy. Tylko w próżni światło o wszystkich barwach rozchodzi się z tą samą szybkością. Do otrzymywania widm wykorzystuje się rozszczepienie światła w pryzmacie bądź ugięcie na siatce dyfrakcyjnej.

R1C3LLGMPQ527

Na ilustracji jest szklana bryła przypominająca piramidę. Z lewej strony na ścianę piramidy pada biała wiązka światła. W piramidzie załamuje się i przechodzi ona w kolorową, tęczową wiązkę.

Rozszczepienie światła można zaobserwować wykorzystując płytę CD i żarówkę lub światło słoneczne. Patrząc na płytę widzimy paletę barw. Jest to widmo ciągłe światła słonecznego lub żarówki.

R1Pm5mbqC8UaP

Na zdjęciu na srebrnych płytach CD są kolorowe wiązki światła.

Rozpraszanie światła

Roztwory koloidalneroztwór koloidalnyRoztwory koloidalne, czyli roztwory, w których substancje rozpuszczone tworzą fazę zdyspergowaną, a rozpuszczalnik jest ośrodkiem rozpraszającym, charakteryzują się ruchami Browna (ciągły, chaotyczny ruch drobin danej fazy rozproszonej w roztworze) i wykazują efekt Tyndallaefekt Tyndallaefekt Tyndalla. Efekt ten polega na rozpraszaniu światła przez koloid z wytworzeniem charakterystycznego stożka świetlnego, powstającego na skutek uginania się promieni światła na cząstkach rozproszonych w roztworze. Poniżej znajduje się schemat, który ilustruje, jak światło w roztworze właściwym nie ulega rozproszeniu (zlewka pierwsza), natomiast przepuszczenie wiązki światła przez roztwór w zlewce drugiej powoduje rozproszenie światła.

Spektroskopia opisuje zjawiska oddziaływania światła, czyli fali elektromagnetycznej z materią. Zależność wielkości absorpcji i innych wielkości, od długości fali lub energii, nazywamy widmem. Widma spektroskopowe są charakterystyczne dla danego atomu, cząsteczki lub ciała stałego. Opisywana dziedzina zajmuje się badaniem struktury energetycznej cząsteczki. Badaniom podlegają widma elektronowe, oscylacyjne i rotacyjne. Na ich podstawie określane są podstawowe parametry cząsteczki. Widma elektronowe, oscylacyjne i rotacyjne leżą w różnych obszarach długości fal (energii). Widma elektronowe leżą zazwyczaj w obszarze widzialnym, bliskiego nadfioletu i bliskiej podczerwieni.

Absorbancja

Absorbancja (ABS) to proces pochłaniania energii fali elektromagnetycznej przez substancję. Część światła przechodzącego przez substancję ulega zmniejszeniu w wyniku absorpcji oraz na skutek rozpraszania światła.

Prawo Lamberta-Beera:

R1R2tYpVa0xOY1

Na ilustracji jest prostopadłościan. Od połowy w dół znajduje się w nim roztwór. Przez roztwór przechodzi poziomy pasek. Przez prostopadłościanem jest intensywnie czerwony, oznaczony jako I indeks dolny 0, przechodząc przez prostopadłościan kolor czerwony staje się coraz bledszy. Wychodząc poza prostopadłościan, kolor paska jest jasnoczerwony. Oznaczono go jako I. Długość krawędzi podstawy prostopadłościanu oznaczono jako I. Na powierzchni podstawy prostopadłościanu są litery C i małe greckie epsilon.

gdzie:

• $I_0$ – natężenie światła padającego;

• $I$ – natężenie światła po przejściu przez absorbujący ośrodek;

• $\epsilon$ – molowy współczynnik absorpcji,;

• $l$ – długość drogi optycznej w ośrodku;

• $c$ – stężenie molowe analitu.

Oddziaływanie światła w ośrodkach:

• ośrodek nieprzeźroczysty – absorbuje albo odbija całe światło;

• ośrodek transparentny – całkowicie przepuszcza światło;

• ośrodek przeświecający – przepuszcza tylko część światła.

Światło białe jest mieszaniną barw: czerwonej, pomarańczowej, żółtej, zielonej, niebieskiej i fioletowej.

To, że światło białe jest mieszaniną światła o różnych barwach, pozwala zrozumieć, dlaczego różne przedmioty mają różne barwy.

Przedmiot widzimy:

• jako biały – jeżeli odbija (rozprasza) wszystkie składniki światła białego;

• jako czerwony – jeżeli odbija (rozprasza) światło o barwie czerwonej;

• jako zielony – jeżeli odbija (rozprasza) światło o barwie zielonej.

Rql1P5g5DanqW

W tabeli zawarto informacje dotyczące zakresu podanego w nanometrach, kolor absorbowanego światła oraz barwę związku. Zakres 400-435 nanometrów, absorbowane światło fioletowe, barwa związku żółto-zielona. Zakres 435-480 nanometrów, absorbowane światło niebieskie, barwa związku żółta. Zakres 480-490 nanometrów, absorbowane światło niebiesko-zielone, barwa związku pomarańczowa. Zakres 490-500, absorbowane światło zielono-niebieskie, barwa związku czerwona. Zakres 500-560, absorbowane światło zielone, barwa związku purpurowa. Zakres 560-580 nanometrów, absorbowane światło żółto-zielone, barwa związku filetowa. Zakres 580-596, absorbowane światło żółte, barwa związku niebieska. Zakres 595-605 absorbowane światło pomarańczowe, barwa związku niebiesko-zielona. Zakres 605-750 nanometrów, absorbowane światło czerwone, barwa związku zielono-niebieska.

Słownik