H4: inleiding – fotometrie
Spectro(fotometrische) technieken: deze analysemethoden zijn gebaseerd op de
interactie tussen elektromagnetische straling (licht) en materie
Emissiemetingen
Principe: Een stof zendt licht uit wanneer ze energie krijgt
Toepassing:
o Golflengten van het uitgezonden licht → identificatie van de stof
(kwalitatieve analyse)
o Intensiteit van de straling → bepaling van de concentratie
(kwantitatieve analyse)
Voorbeelden: Vlamfotometrie, fluorimetrie
Absorptiemetingen
Principe: Een oplossing absorbeert een deel van het invallende licht
Kenmerk: Hoe hoger de concentratie, hoe meer licht wordt geabsorbeerd
Toepassing: Bepaling van de concentratie van een stof (kwantitatieve
analyse)
De aard van elektromagnetische stralen
Elektromagnetische straling (zoals zichtbaar licht, UV, IR) is
stralingsenergie die zich voortbeweegt → een energietransport door de
ruimte
Twee verklaringsmodellen voor licht:
Golftheorie
Deeltjestheorie
Straling als golfverschijnsel
Licht is een energietransport in de vorm van elektromagnetische golven
Deze golven bewegen met een bepaalde snelheid en vertonen typische
golfeigenschappen
Golfeigenschappen verklaren:
Weerkaatsing van een lichtstraal (spiegels)
Beeldvorming (lenzen)
Buiging/diffractie (door nauwe opening)
Kenmerken van een elektromagnetische golf:
Transversale elektromagnetische golf:
o Elektrisch veld wisselt in y-richting
o Magnetisch veld wisselt in z-richting
o Voortplanting in x-richting
Polarisatievlak:
o Vlak waarin het elektrische veld ligt
, o Niet-gepolariseerd licht = verschillende polarisatierichtingen
o Vlak-gepolariseerd licht = alle richtingen gelijk
Belangrijke grootheden:
Amplitude (A): maximale grootte van het elektrisch veld
o Intensiteit ∝ A²
Frequentie (ν): aantal trillingen per seconde (Hz = 1 trilling per seconde)
Golflengte (λ): afstand per volledige trilling
o 1 A = 10-10 m en 1 nm = 10-9 m
Golfgetal: 1/λ
Snelheid (c): afstand die de golf aflegt per seconde (c = v. λ )
o In vacuüm: ≈ 300.000 km/s
Elektromagnetische straling als fotonenstroom
Licht kan niet alleen als golf, maar ook als stroom van energiedeeltjes
(fotonen) worden beschouwd
Foton = energiepakketje
Energie van een foton
h ⋅c
E = h.v = waarbij:
v
o E = energie van het foton
o h = constante van Planck (≈ 6,626 × 10⁻³⁴ J·s)
o ν = frequentie van de straling
E neemt dus evenredig toe met de frequentie, en omgekeerd evenredig
met de golflengte van de straling
Belangrijk:
Korte golflengte (UV, röntgen, γ-straling) → hoge energie → schadelijk
Lange golflengte (IR, radiogolven) → lage energie → niet schadelijk
Monochromatisch en polychromatisch licht
Stralingsbundel = verzameling elektromagnetische golven van een
lichtbron gelijkertijd uitgezonden
Spectrum = grafiek met intensiteit in functie van de golflengte
Monochromatisch licht
Alle golven hebben dezelfde golflengte
Ideaal spectrum: één lijn (theoretisch)
Praktijk: smalle piek → hoe smaller, hoe meer monochromatisch
Vaak een andere golflengte aanwezig kleiner dan de maximale golflengte
Polychromatisch licht
Golven hebben verschillende golflengten
Continu spectrum: veel golflengten met variabele intensiteit
Lijnenspectrum
Spectro(fotometrische) technieken: deze analysemethoden zijn gebaseerd op de
interactie tussen elektromagnetische straling (licht) en materie
Emissiemetingen
Principe: Een stof zendt licht uit wanneer ze energie krijgt
Toepassing:
o Golflengten van het uitgezonden licht → identificatie van de stof
(kwalitatieve analyse)
o Intensiteit van de straling → bepaling van de concentratie
(kwantitatieve analyse)
Voorbeelden: Vlamfotometrie, fluorimetrie
Absorptiemetingen
Principe: Een oplossing absorbeert een deel van het invallende licht
Kenmerk: Hoe hoger de concentratie, hoe meer licht wordt geabsorbeerd
Toepassing: Bepaling van de concentratie van een stof (kwantitatieve
analyse)
De aard van elektromagnetische stralen
Elektromagnetische straling (zoals zichtbaar licht, UV, IR) is
stralingsenergie die zich voortbeweegt → een energietransport door de
ruimte
Twee verklaringsmodellen voor licht:
Golftheorie
Deeltjestheorie
Straling als golfverschijnsel
Licht is een energietransport in de vorm van elektromagnetische golven
Deze golven bewegen met een bepaalde snelheid en vertonen typische
golfeigenschappen
Golfeigenschappen verklaren:
Weerkaatsing van een lichtstraal (spiegels)
Beeldvorming (lenzen)
Buiging/diffractie (door nauwe opening)
Kenmerken van een elektromagnetische golf:
Transversale elektromagnetische golf:
o Elektrisch veld wisselt in y-richting
o Magnetisch veld wisselt in z-richting
o Voortplanting in x-richting
Polarisatievlak:
o Vlak waarin het elektrische veld ligt
, o Niet-gepolariseerd licht = verschillende polarisatierichtingen
o Vlak-gepolariseerd licht = alle richtingen gelijk
Belangrijke grootheden:
Amplitude (A): maximale grootte van het elektrisch veld
o Intensiteit ∝ A²
Frequentie (ν): aantal trillingen per seconde (Hz = 1 trilling per seconde)
Golflengte (λ): afstand per volledige trilling
o 1 A = 10-10 m en 1 nm = 10-9 m
Golfgetal: 1/λ
Snelheid (c): afstand die de golf aflegt per seconde (c = v. λ )
o In vacuüm: ≈ 300.000 km/s
Elektromagnetische straling als fotonenstroom
Licht kan niet alleen als golf, maar ook als stroom van energiedeeltjes
(fotonen) worden beschouwd
Foton = energiepakketje
Energie van een foton
h ⋅c
E = h.v = waarbij:
v
o E = energie van het foton
o h = constante van Planck (≈ 6,626 × 10⁻³⁴ J·s)
o ν = frequentie van de straling
E neemt dus evenredig toe met de frequentie, en omgekeerd evenredig
met de golflengte van de straling
Belangrijk:
Korte golflengte (UV, röntgen, γ-straling) → hoge energie → schadelijk
Lange golflengte (IR, radiogolven) → lage energie → niet schadelijk
Monochromatisch en polychromatisch licht
Stralingsbundel = verzameling elektromagnetische golven van een
lichtbron gelijkertijd uitgezonden
Spectrum = grafiek met intensiteit in functie van de golflengte
Monochromatisch licht
Alle golven hebben dezelfde golflengte
Ideaal spectrum: één lijn (theoretisch)
Praktijk: smalle piek → hoe smaller, hoe meer monochromatisch
Vaak een andere golflengte aanwezig kleiner dan de maximale golflengte
Polychromatisch licht
Golven hebben verschillende golflengten
Continu spectrum: veel golflengten met variabele intensiteit
Lijnenspectrum
