مقياس الطيف الضوئي

مقياس الطيف الضوئي
Spectrophotometer

يعتمد مقياس الطيف الضوئي على قياس الضوء من خلال مستقبل ضوئي . إن تعرض المادة لضوء ما قد يؤدي إلى امتصاصه من قبل بعض جزيئات المادة (امتصاصية ABSORBANCE ) وقد يتبعثر أو يتكسر من على جزيئات أخرى (   TURBIDIMETRY OR NEPHELOMETRY ) أو قد ينبعث ضوء من بعض الجزيئات التي امتصت ضوءبطول موجة وتصدره بطول موجة آخر ( FLUORESCENCE) 

لقياس تركيز مادة ما يتم اختيار طول موجة محدد من الحزمة الضوئية الصادرة. يصدر أي منبع ضوئي (لمبة) حزمة عريضة من الأطوال الموجية .تشع  لمبة الإنارة ضوء بحزمة أطوال موجية تمتد من 400  نانومتر (ضوء بنفسجي)  وحتى 400 نانومتر (ضوء احمر ) .تصدر لمبة الأشعة الفوق بنفسجية حزمة الأمواج من 200 وحتى 400 نانومتر . من اجل إختيار طول موجة محدد من طيف ضوئي صادر من منبع ضوئي ما يستخدم جهاز يدعى بالمحدد الموجي أو الفلتر الضوئي  monochromator  . يقوم الفلتر ببعثرة الحزمة الوئية  ( كالموشور) ويسمح فقط لحزمة ضيقة من هذه الأطوال الموجية بالعبور إلى كأس العينة( الكوفيت – cuvette ) مباشرة.

Cuvette كأس العينة : حجرة مصنوعة من مادة شفافة ناقلة للضوء تحوي على المزيج المطلوب قياس تركيز مادة ما فيه بالطريقة الضوئية 

الإمتصاصية Absorbance  :

تقوم المادة المطلوب قياسها والموجودة ضمن محلول متميز بلون محدد ( لون أساسي او ناتج بعد حدوث تفاعل كيميائي ما ) بامتصاص الضوء العابر من خلاله . إن الإمتصاصية لضوء بحزمة موجية محددة يعطي المحلول لونا محددا. مثال : عند تمرير حزمة ضوئية بلون أبيض  ( 500- 600 نانومتر) عبر محلول يحوي على الهيموغلوبين فإن المحلول سوف يظهر باللون الحمر وذلك بسبب امتصاص الحزمة الموجية ذات اللون الأخضر من قبل جزيئات الهيموغلوبين فيبقى من اللون الأبيض  اللون الأحمر لونا ظاهرا . كلما كان اللون الأخضر أقل كان تركيز جزيئات الهيموغلوبين أعلى . أنظر للشكل المرفق الذي يوضح الفرق بين الضوء الصادر من المنبع Io  والضوء الواصل للقارئ الضوئي Is .

يمكن قياس تراكيز المركبات التي ليس لها لون في المحلول. إذ أنها قتوم بامتصاص الضوء الموجود ضمن مجال الأشعة فوق البنفسجية .يتم اختيار حزمة الضوء وفقا للمركب المطلوب قياس تركيزه في المحلول .

كلما كان تركيز المركب أعلى في المحلول فإن كمية الضوء النافذ تتناقصز تناقص كمية الضوء النافذ يتعلق بخاصية الإمتصاص للمركب. تتخدم معادلة بيير لشرح طبيعة العلاقة بين التركيز والإمتصاية الضوئية .  ففرضا من اجل معرفة تركيز مركب ما له معامل امتصاصية معروف a وموجود ضمن حجرة قراءة بعرض b  (مسافة مرور الضوء ضمن المحلول ) , اي إن a  و b  هما ثوابت معروفة مسبقا لذلك فإن فرق الإمتصاصية A يتعلق مباشرة بتركيز المركب C  وفق المعادلة :

A = abc

A : الإمتصاصية.

a : معامل الإمتصاص (ذو قيمة ثابتة وهو  يتعلق بالمادة)

b : عرض المسار في حجرة القراءة  = المسافة التي يقطعها الضوء عبر المحلول )

c : تركيز المادة