Спосіб визначення коефіцієнта екстинкції

Спосіб визначення коефіцієнта екстинкції, що включає вимірювання інтенсивності збуджуючого світлового потоку I поблизу критичної точки рідини, направляючи його вздовж оптичної камери з речовиною, та вимірювання інтенсивності розсія ють для кожного значення висоти камери z, яким відповідають різні густини речовини, включаючи також і критичну густин у, за формулою: ного світла I z на різних висотах z камери, встановлюючи приймач розсіяного світла під кутом 90° до напряму збуджуючого потоку випромінювання, який відрізняється тим, що камеру заповнюють рідиною так, щоб середня густина заповнення дорівнювала критичній густині, вимірюють інтенсивність послабленого світлового потоку I поблизу критичної точки рідини, встановлюючи камеру ве I (z ) = i (z 0) , де i (z 0 ) - експериментальне вимірювана інтенси () () I z - симетризована висотна залежність інтенсивності розсіяного світла; вність розсіяного світла на висоті z відносно рівня z=0 з критичним значенням густини речовини в () камері; t z - симетризована висотна залежність коефіцієнту екстинкції. визнача A t (z ) -L / 2 формулі Бугера-Ламберта-Бера t= 1 ln I / I o , W () похибок визначення t z , які співрозмірні в окремих випадках із самою величиною т у зв’язку з малим показником екстинкції в неоднорідному середовищі на висотах z ³ 1 см відносно рівня кри ( ) тичної ізохори z = 0 . Відомий спосіб визначення коефіцієнту екстинкції просторово однорідної рідини поблизу критичної точки [2], що включає вимірювання інтенсивності розсіяного світла речовиною I (x ) під кутом (11) чого I o і пройденого через камеру товщиною W з досліджуваною речовиною послабленого світлового потоку I . Недоліком цього способу є неможливість використання його для просторово неоднорідних рідин, що обумовлено неврахуванням вертикального градієнту показника заломлення речовини поблизу критичної точки. Це приводить до великих UA що включає вимірювання інтенсивності збуджую (19) Винахід відноситься до області оптичних методів дослідження неоднорідних рідин, що знаходяться в гравітаційному полі поблизу критичної точки і може бути використаний для визначення набору коефіцієнтів екстинкції рідини, тобто для різних значень густини по висоті досліджуваної камери з рідиною. При підході до критичної точки різні оптичні характеристики рідкого середовища, такі як показник заломлення, коефіцієнт екстинкції, та густина, концентрація суттєво змінюються в залежності від висоти досліджуваної камери з рідиною. Така просторова неоднорідність системи впливає на те, що в ній виникає вертикальний градієнт показника заломлення речовини, що суттєво впливає на точність результатів вимірів. Відомий спосіб визначення коефіцієнту екстинкції т в просторово однорідному середовищі [1] по 33617 (13) ртикально, а коефіцієнт екстинкції ln I / I t (z ) = I (z ) L / 2 O , ò I(z )dz 33617 ( t = 1 ln I( x 1 ) / I o (x 2 ). x1 - x 2 () камері; t z - симетризована висотна залежність коефіцієнту екстинкції. Висотна залежність інтенсивності розсіяного світла може бути розрахована за допомогою співвідношень: Недоліком цього способу є неможливість використання його для просторово неоднорідних рідин, що обумовлено неврахуванням вертикального градієнту показника заломлення речовини поблизу критичної точки. Неврахування цього приводить також до великих похибок визначення æ è -L / 2 ) густини r 0 ) × i (z 0 ) (2) () () де (1) Тут i z - експериментальне вимірювана висотна залежність інтенсивності розсіяного світла; z - висота, яка відрахована вверх від рівня з критичною густиною речовини. Висотам z>0 відповідають екстинкції t z визначити для кожного значення висоти камери, яким відповідають різні густини речовини, включаючи також і критичну густину, за запропонованою формулою. Це дає можливість врахувати наявність вертикального градієнту показника заломлення і в одному експерименті досліджувати залежність коефіцієнта екстинкції від густини та концентрації в речовині, що дозволяє підвищити його точність, експресність та надійність. Ця задача вирішується тим, що в способі визначення коефіцієнта екстинкції що включає вимірювання інтенсивності збуджуючого світлового потоку I поблизу критичної точки рідини, направляючи його вздовж камери, та вимірювання інтен I (z ) = i (z 0) , ø æ ö I (z > 0 ) = i (z > 0 ) × exp ç ò t (z )dz ÷ ç ÷ è -L / 2 ø см відносно рівня критичної ізохори z = 0 . Цей спосіб обраний нами як прототип. В основу винаходу покладено завдання створити спосіб визначення коефіцієнту екстинкції поблизу критичної точки в просторово неоднорідному середовищі шляхом заповнення оптичної камери досліджуваною речовиною так, щоб середня густина заповнення дорівнювала критичній густині, та вимірювання інтенсивності послабленого світлового потоку поблизу критичної точки рідини, встановлюючи камеру вертикально, а коефіцієнт () ö -Z величиною т у зв’язку з малим показником екстинкції в неоднорідному середовищі на висотах z ³ 1 t (z ) = I(z ) × -Z I (z < 0) = i (z 0 - експериментальне вимірювана інтенсивність розсіяного світла на висоті z відносно рівня z=0 з критичним значенням густини речовини в 90° на різних відстанях x1 та x2 від точки входу збуджуючого випромінювання в оптичну камеру за формулою t (z ) = C × I (z ) та де коефіцієнт С визначається у вигляді 2 (4) 33617 L C= ln I o / I = òt (z )dz (5) L/ 2 O ò I(z)dz (Тут -L / 2 () зника екстинкції неоднорідної речовини t z поблизу критичної точки речовини і тим самим врахува ти наявність вертикального градієнту показника заломлення речовини. Вимірювання інтенсивності розсіяного світла проводять на всіх висотах камери, тобто для цілого набору густин. Це дає можливість за один експеримент знайти коефіцієнти екстинкції для різних густин речовини, що було неможливо для відомих способів при необхідності проведення спеціальних експериментів. При застосуванні нової формули, запропонованої нами, точність визначення коефіцієнту екстинкції в неоднорідному середовищі значно підвищується у порівнянні із відомими способами визначення коефіцієнта екстинкції для однорідних середовищ, якщо їх застосовувати до неоднорідних систем. Для проведення експерименту був використаний пристрій, що дозволяє проводити виміри пока () t (z ) ). t (z ) - висотна залежність показника ексL - повна висота камери, I n - інтенсив тинкції, ність світлового пучка на виході камери). Вимірюють величину розсіяного світла на 90° в кожній точці, що відповідає певній висоті камери за допомогою ФЕП-35, зміщуючи його вздовж вертикальної осі камери. Висотну залежність розсіяного світла отримують за допомогою самописця. Використовуючи симетризацію експериментальне отриманої кривої інтенсивності розсіяного світла, знаходять симетризоване значення інтенсивності розсіяного світла по формулі: Таким чином, розрахувавши симетризовані значення інтенсивності розсіяного світла, на основі (4) - (5) можна визначити висотну залежність пока зника екстинкції ( ln I o × I -1 n I (z= ) [i(z > 0 ) × i(z 0 ×i z < 0 Iz для кожного знабражаються на графіку. чення висоти камери. Розраховують значення коСпосіб вимірювання коефіцієнту екстинкції ефіцієнтів екстинкції за запропонованою формуздійснюється наступним чином. лою. Камеру заповнюють речовиною так, щоб її сеВ таблиці наведені дані для інтенсивності розредня густина дорівнювала критичній густині. Ресіяного світла н-пентаном з довжиною хвилі човину підігрівають до критичної температури та 0,546 мкм для температури DТ=1,99° та коефіцієнретельно термостатують до повної рівноваги. ти екстинкції для усіх висот z камери з досліджуПоляризоване світло інтенсивності I o посиваною рідиною. Відлік висоти z ведеться від рівня лають в камеру з досліджуваною речовиною знизу з максимальним значення інтенсивності розсіяного догори, що дозволяє виключити спотворюючий світла. вплив вертикального градієнта показника заломРозрахунки показують, що при похибках вимілення речовини на збуджуючий світловий потік рювання інтенсивності розсіяння світла I z попоблизу критичного стану. близу критичної точки »1¸2% похибки розрахунків За допомогою фотопомножувача (ФЕП-35), що встановлений над камерою, вимірюють повну опкоефіцієнту екстинкції Dt z в неоднорідному тичну густин у досліджуваної речовини середовищі поблизу критичної точки даним способом в залежності від висоти z і температури DТ становлять 2¸6%. ( ) [( ) ( )] () () 3 33617 Таким чином, запропонований спосіб визначення М.: Гостехиздат, 1944, 744 с. 2. Беридзе Д.К., Шахпаронов М.И. Некоторьіе результати исследований релеевского рассеяния света в критической области расслаивания растворов. УФЖ, №7, 1962, 771с. () коефіцієнту екстинкції t z , який є простим і надійним, може бути успішно використаний для дослідженні оптичних властивостей неоднорідних систем в околі критичного стану. Література: 1. Волькенштейн М.В. Молекулярная оптика. Таблиця. z, ММ I (z ) I (z ) t (z ) -18 80 77,97 0,025 -16 88 83,90 0,027 -14 96 90,86 0,029 -12 108 102,35 0,032 -10 120 114,89 0,036 -8 130 127,48 0,040 -6 143 141,49 0,044 -4 156 156,50 0,049 -2 165 165,49 0,052 0 167 167 0,053 2 166 165,49 0,052 4 157 156,50 0,049 6 140 141,49 0,044 8 125 127,48 0,040 10 110 114,89 0,036 12 97 102,35 0,032 14 86 90,86 0,029 16 80 83,90 0,027 18 76 77,97 0,025 4 33617 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5