Samenvatting H4: inleiding – fotometrie

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