32
483 ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ: ΕΧΕΤΕ ΚΑΠΟΙΟ ΕΛΚΟΣ; 20 Φασµατοφωτόµετρα , - . 1 (a), . - 99,98%, 0,02% - . , 0,02% . M 2 . () . - , , . , , . - , . - , - . () - 98,9% 1,1% . - - . , . - . - Helicobacter pylori, . 13 C, H. pylori 13 C , - . 1–5%, , 0,1%. 13 C/ 12 C 13 C/ 12 C 13 CO 2 12 CO 2 13 CO 2 12 CO 2 13 CO 2 13 C 12 C CO 2 ( g) 10 3 10 3 M 2 M 1 10 6 º¿ÛÌ· ·fiÛ‚ÂÛ˘ ÔÙÈ΋˜ ÎÔÈÏfiÙËÙ·˜ CO 2 , ~3 mbar, Ô˘ Â›Ó·È ·ÚfiÌÔÈÔ Ì ÙË Û˘ÁΤÓÙÚˆÛË ÛÙËÓ ·ÓıÚÒÈÓË ·Ó·ÓÔ‹. [∞fi E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A. Paldus, T. G. Spence, & R. N. Zare, “Stable Isotope Ratios Using Cavity Ring- Down Spectroscopy: Determination of 13 C/ 12 C for Car- bon Dioxide in Human Breath,” Anal. Chem. 2002, 74, 2003.] c Û˘ÁΤÓÙÚˆÛË b Ì‹ÎÔ˜ ‰È·‰ÚÔÌ‹˜ ÁÚ·ÌÌÔÌÔÚȷ΋ ·ÔÚÚÔÊËÙÈÎfiÙËÙ· A log T bc T P/ P 0 H 18-4 - . - , . ( ) - ( P 0 , watt / m 2 ) (·) ™˘ÓÙÔÓÈ˙fiÌÂÓÔ Ï¤È˙ÂÚ ∫¿ÙÔÙÚÔ ˘„ËÏ‹˜ ·Ó·ÎÏ·ÛÙÈÎfiÙËÙ·˜ √ÙÈ΋ ÎÔÈÏfiÙËÙ· ∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜ M 1 M 2 0,0 0,5 ÃÚfiÓÔ˜ (µs) 1,0 1,5 ¶·ÚÔ˘Û›· Ù˘ Ô˘Û›·˜ Ô˘ ·ÔÚÚÔÊ¿ ∞Ô˘Û›· Ù˘ Ô˘Û›·˜ Ô˘ ·ÔÚÚÔÊ¿ ŒÓÙ·ÛË 6261,6 6262,0 ∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm –1 ) 13 CO 2 12 CO 2 10 –6 ÌÔÓ¿‰Â˜ ·ÔÚÚfiÊËÛ˘ 6262,4 ( ) ( Á)

20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

483

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ ΟΠΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ: ΕΧΕΤΕ ΚΑΠΟΙΟ ΕΛΚΟΣ;

20 Φασµατοφωτόµετρα

� ����������� ���� ��� ������ ���������� ��� �� � ��� ��������� �������� , ��� �� ������ �� ������� �������� ����� ���� ������������� ��-�������� ���� � ������� ����.1 ��� (a), ���� ����� ���� � ��� ���� ��� ���� � ������������ �� �� � ������� ��� ��� !�� ���� ���. "�� � ��������������� ��� ����-���� ��� 99,98%, ��� �� 0,02% ��� ���� ��� !�� ��� � �� ������� ��� ����-� ��� ���� ���������. #� ���� � ���� � ��� �� ��� ���� ���� ��������� ��������� ���� ��� ������� ��� ����, �������� 0,02% ��� ���� ��� ��� � ��� ��������. $�������� ���� �&� �� �� ������� � ��� �� ��� �� !�� ��� �� M2. #� ������� (�)! �� � �� � ��� ��� ������� ��� ����� ��� � ��� ��������� � ��� ���� � ������� �� ! � �������. "�� ���� ���� ��������� ���� � ���� �������� �� �����-��, � � ��� ��� ������� ��� ����� ��, ����� �� ���� � ��� ��� � ��� �������� �� �������. � !������ ���� ����� �� ���� ��� ��� �� � ��� ��� �������, � ��� ���� ��� ������� �� �������, ��� � ����� ��� ���������� ��� �������." �!� � ������� � ������� ��� ������ ��� �� � ��� ��� ������� ��� ���� ���� ��-�� ���� �, �� !��������� �� ��� ������� ��� ����� �� ���� � ���� ������ ����� !���� ��� � ����� �� ���������. #� ��������� ����� !��!����� ��� ��-��� �� ����� ��� ����������, ����� �� ��� ��������� ����� � ��&� ��� ����-���� ���� �� !���� �� ��� ��������.

#� ����� (�) ! �� � �� � ����� �� ��������� ��� ��� ��� ������ ��-�� ������� ������� 98,9% ��� 1,1% . '� ������� ���������� ���� ��� � -����� �� � ��&� � �� ����� ��!�� ��������� !�� !�������� �������-� ��. #� ��������� ���� ������� ���� ��� �� ��� �������� � ��� ��������������� ��� ��� ��� ��� �� ��������� ��� , � ���� �� ���� ����� ������� ��� !�� ������� �� ��� ������ �. *�� ��� � ��� ������� ����-����� � !����� ���� ��������� ��� ���� �.

#� ���!� ��� ������� ��� ��� ��� ��� ��������� ������� �����-���������� ��� �� ����� ����� �� �� � ��� ��� � ������ � Helicobacter pylori,�������� �� ����� �����. + �� ��� ������� ����� ����������� � 13C, �� H.pylori � ����� � ��� ���� 13C � , �� ��� ����� ��� ���� ������ ��� ��� -����. ' ����� ���� ������ ��� ���������� ��� ���� ��&�� ��� ���� 1–5%, �� � ����� � ���� ���� ������ ������ � ���� ���, � ������ 0,1%.13C/12C

13C/12C

13CO2

12CO213CO2

12CO213CO2

13C12CCO2(g)

�103�103

M2

M1

�10�6

º¿ÛÌ· ·fiÛ‚ÂÛ˘ ÔÙÈ΋˜ ÎÔÈÏfiÙËÙ·˜ CO2,~3 mbar, Ô˘ Â›Ó·È ·ÚfiÌÔÈÔ Ì ÙËÛ˘ÁΤÓÙÚˆÛË ÛÙËÓ ·ÓıÚÒÈÓË ·Ó·ÓÔ‹. [∞fiE. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C.Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd,J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A. Paldus, T. G. Spence,& R. N. Zare, “Stable Isotope Ratios Using Cavity Ring-Down Spectroscopy: Determination of 13C/12C for Car-bon Dioxide in Human Breath,” Anal. Chem. 2002, 74,2003.]

c � Û˘ÁΤÓÙÚˆÛË

b � Ì‹ÎÔ˜ ‰È·‰ÚÔÌ‹˜

� � ÁÚ·ÌÌÔÌÔÚȷ΋ ·ÔÚÚÔÊËÙÈÎfiÙËÙ·

A � �log T � �bc

T � P/P0

H "����� 18-4 ! �� � �� ���������� �� ���� ��� ��������������� �� �� �-����. 7�� �� ��� ���� !������ ��� � �� ��� ��� � ���������� �� ���� �� �-��������, !���� ��� ���� ��� ! ������ ��� ��������� ��� �� ���� � �� ����.+ ������� � ���� ��� ���� ������� �� ���� � ���� ����� ��� � �����: �!� � ������ (� ��� !������ � � ��� ! ���) ��� ���� �������� ��� ! ���-

(P0, watt/m2)

(·)

™˘ÓÙÔÓÈ˙fiÌÂÓÔϤÈ˙ÂÚ

∫¿ÙÔÙÚÔ ˘„ËÏ‹˜ ·Ó·ÎÏ·ÛÙÈÎfiÙËÙ·˜

√ÙÈ΋ ÎÔÈÏfiÙËÙ·∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜M1 M2

0,0 0,5

ÃÚfiÓÔ˜ (µs)

1,0 1,5

¶·ÚÔ˘Û›·Ù˘ Ô˘Û›·˜Ô˘ ·ÔÚÚÔÊ¿

∞Ô˘Û›· Ù˘ Ô˘Û›·˜ Ô˘ ·ÔÚÚÔÊ¿

ŒÓÙ

·Û

Ë

6261,6 6262,0

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm–1)

13CO2

12CO210–6

ÌÔÓ¿‰Â˜·ÔÚÚfiÊËÛ˘

6262,4

(‚) (Á)

Page 2: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

484 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

���. ;��� � ��: �!� �������� ������������ �� �� ! ��� �� ��� �!����� �,����� ��� ����������� ���������� ������� �� ���� ��� � ������ ��� ��������-��� �� ���� � ���� ����� ���, P, ��� ������ �� �� ��� . ' ����� , ����� ��� � ����� �� 0 ����� 1, ������ ��� �������������, T. � ���������� ���������� ��� ������������ ��� ������� �

$�� ������������ ��� ����� !����� ! � ��� �������, ! !������ ��� ��! ��� ��� �� !������ �������� �� � �� ���� ������� ���� ���� �������� ����� � �� �� ����. <�� � ���� �� � ���� ���� �������, �� !������ �������� ��- � �� � ������� ��� ��� ����� ������� �������. $�� ������ ����� !����� ! � -��� �������� ��� �� ������� ��� ���������� �������� � ��� ������ (.�. � ��� ���� ���������), ����� ���� �� !���� �� ��� ������� �������� !��������������� � ������ ��� ���� ��� ��� � ������� ��� ����� ���.

� "����� 20-1 ! �� � ��� ��������������� ������ �����, ��� ��� �� ��� !���-� ��� �����& ���� ��� ! ������ ��� ��� ���������� (� ����), ��� ������ �� ����� ����� ��� �� ������� (��� ���������) ��� ��� ���� ��� ������ ��� �����.;��� �� ��� !���� ��� ���� ��� ! ������, � ����� ���� � ��� ��� ������ ��� ����-������� P. ;��� � � �������� ��� ���� � ��� ����� ���� �� ��� ��: �!� �����-���, � ����� ���� � ��� ��� . � ����� � ���� ��� ����� ����� ��� ! �� ��� -��, ��� �� �� �������� ������� ������ � �������� ��� P ��� ��� ��� �� !�� ��� !�� �������� ��� ��� ���������. � !��!����� ���� ���� � ��� ��������!������� ��� � ������� ���� ������ ��� ���� ��� ��� ������� ��� ����� ��� ����� ��� ����� ��� �� ����� �������, ����� � ���� �� �� &��� ��� �� �� !��! ����� ������ ��� ��� ���. #� ������ �� ������������ ��� �� ���������-

P0

P0

A � log P0/P � �log T.

P/P0P0

∫˘„ÂÏ›‰·‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

∏ÌȉȷʷӤ˜Î¿ÙÔÙÚÔ

¶ÂÚÈÛÙÚÂÊfiÌÂÓÔ Î¿ÙÔÙÚÔ(∆ÂÌ·¯ÈÛÙ‹˜ ‰¤ÛÌ˘)

∫¿ÙÔÙÚÔ ∫¿ÙÔÙÚÔ

P

P0

¶ËÁ‹ÊˆÙfi˜

ªÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·˜Û¿ÚˆÛ˘

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

∫˘„ÂÏ›‰··Ó·ÊÔÚ¿˜

∫ÈÓËÙ‹

Ú·˜

∂ÓÈÛ¯˘Ù‹˜ ∞ÂÈÎfiÓÈÛË

Εικόνα 20-1 ™¯ËÌ·ÙÈÎfi ‰È¿ÁÚ·ÌÌ· ÂÓfi˜Ê·ÛÌ·ÙÔʈÙÔ̤ÙÚÔ˘ ‰ÈÏ‹˜ ‰¤ÛÌ˘. ∏ÂÈÛÂÚ¯fiÌÂÓË ·ÎÙ›Ó· ‰È¤Ú¯ÂÙ·È ÂÓ·ÏÏ¿Í Ì¤ÛˆÙ˘ ΢„ÂÏ›‰·˜ ÙÔ˘ ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜ Î·È ÙË˜Î˘„ÂÏ›‰·˜ ·Ó·ÊÔÚ¿˜, Ì ÙË ‚Ô‹ıÂÈ· ÂÓfi˜ÂÚÈÛÙÚÂÊfiÌÂÓÔ˘ ÙÂÌ·¯ÈÛÙ‹ ‰¤ÛÌ˘.

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

™ˆÏ‹Ó·˜ÊˆÙÔÔÏ-Ï·Ï·ÛÈ·-

ÛÙ‹

∆ÂÌ·¯ÈÛÙ‹˜

§·ÌÙ‹Ú·˜˘ÂÚÈÒ‰Ô˘˜ ºÚ¿ÁÌ· 1

§·ÌÙ‹Ú·˜ ÔÚ·ÙÔ‡

™¯ÈÛÌ‹ ÂÈÛfi‰Ô˘

ºÚ¿ÁÌ· 2™¯ÈÛÌ‹ ÂÍfi‰Ô˘

∫¿ÙÔÙÚ·

ªÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·˜

£¤ÛË·Ó·ÊÔÚ¿˜

£¤ÛË ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

¢È·Ì¤ÚÈÛÌ· ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

∆ÂÌ·¯ÈÛÙ‹˜

¶ËÁ‹ÊˆÙfi˜

(‚)

¶ËÁ‹, ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·˜, ·ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

¢È·Ì¤ÚÈÛÌ·‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

∞ÂÈÎfiÓÈÛËÎ·È ¤ÏÂÁ¯Ô˜

(·)

Εικόνα 20-2 (·) º·ÛÌ·ÙÔʈÙfiÌÂÙÚÔÀÂÚÈÒ‰Ô˘˜-√Ú·ÙÔ‡ Varian Cary 3E. (‚)√ÙÈ΋ ·ÎÔÏÔ˘ı›· [∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi

Varian Australia Pty, Ltd., Victoria, Australia.]

Page 3: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

������ ��� � ��������� ������ ����� �� !��������� ��������� ������� ��� ��-���� ������� ��� ��� ���� ���������� ��� ���������� �� ��� �� ����� �������.

������� �������� ��� �� ����� ��������� � !������ �������� ��� ���� !����: �! �. � ��������� �������� ��� ��� ����� ������� ����� ��� �������� �� � ����� �� ��������� ��� ! ������, ��� ����� � � ��������� ���-������ ��� ! ������ � ��� ����� �������.

���� "����� 20-2 ��� ��� ��� ������������ ��� � ���!���-������ !����!�����. #� ����� ��� ����� ��� �� ���� ������� ������-�������� (�������-�� ��� ��� ���������), �� ��� � ���!��� ��� ���� �������� ��&�� ! �� -���, � ���� ��� � ��� ���� �� 200 �� 400 nm. +��� �� ��� ���������- ��� ��� ����. #� ������ 1 ���� � ��� �� �� ���� ����� �������, � ��� �-���� ��� ���� ������������� �� � �� � ��� ��� ���� � ��� ����� ������ �� ���� ���������� ��� �� ��� � �� �� ! ���. + �� �� ��� � ������� ���, ������� ��� � �� ��� ��: �! � ��� ! ������ ��� ��� ��: �! � ��� ��������, ������ ����� � ��� �� ���� �����������������, � ���� ���� � �� ������ � �-�� ������� � ��� ������ ��� �����������. =������� ����������� � ��� ����� ������� ��� �����������������.

20-1 Λαµπτήρες και λέιζερ: Πηγές φωτός

$��� ��������� ���������� ��� ��� ������ ��� ��� ���� ������ ��� ���� ��-������ �����������. $�� ���� ��������� � ������ � � �������� ���������� 3000 K ��� ���� � ���������� ��� ���� �� 320 �� 2500 nm ("����� 20-3).>��� �� ���� ����� � ��� �� ����� ����� ��� ����� �� �� ������� ��� � -���! � �����. ��� ����������� � ���!��� ��������� ��� ��������� ��������������, ���� ��� ��� �� ������ ������� (���� ��������) !���� �� �� ��� � � ���!� ���������� �� 200 �� 400 nm ("����� 20-3). � ��� �������-����� ��� � ���!���-������ �� ��� ������� � ��&� ��� �������� ! �� ������ ��������� ���� � ������ ��� � �� �� 360 nm, ��� �� ��������� ������� � ��� � �� � ����� �� ������. <�� ������� � �������� � ��� ����� ��� ��� ���! �, ��������������� ������ � �� ������� �������� (�������) ��-����� � � ������ �!�������� (=����� 18-2) � � ��� &����. '� !��!�� ���������� (LED) ������� �� ��� ��� � ������ ��� ���� �������� (����� ��� �����)�����������.2

<�� ������� ���������� ��� ���� �� 4000 �� ��������� ��� ��-����� � ��� globar �� ����!�� ��� ������, � ��� � ���� ��� ����� 1500 K� ����� � ������. � ��� globar ��� � ���������� �� �� � �� !�� �� !������� � ��� ��� ���� ����� 1000 K (=����� 20-1).

#� ������ ������� ������� �������������� ����� ��� ��� ������ �����-���. $�� ���� � � ����� ������� ��� �� �� � ���� �� ����� ����, ���� ���� �����, �� ��� . #� ���� � ������� � ��� ������� ��� ����������� � ��� ��� ��� ���� ��� �������� ����� ���. � ������ ������� � ������ ������ ��� ����� ������� ����� ��� ��� � ����� �� �� � �� ��� �����, ��� ����� ������� ��� �������� ����� ��� (������). (?�����,� ����� ��� � � ��� �� ���� �������, �� �� ���� � ��� � ���� � ��� �� -�� ����. � �������� ��� ������� ��� ����� ��� ��� � ����� �� �� ���� ������� �.) � ������� ����� ���� ������ ���� � �� ��� �� � ��� ��� ������������� �� �� , �!������ �� !� � �� !��������� ��� ��� ��� ��� ������������. � ����� ���� � ��� ������� ������� ���� �, � �� �� ������ !� ����� ��� � ��� !� ��� �� ���� ��� ������ ��� ("����� 18-1). #� ��� ��� ���-� � ��� ���� �, �� ��� ����� � �� ��� �� ���� ������� �� &�������� ���� ���� � �������� ���� !�� ���� � ��&� ����.

� �������� ������� ��� �� ���� � ��� � � �������� ���������, ���� ��� ������ �:���� �� � �� ���� !� �� � � ����� �� �������, n, �’ �,�� ��� ����-��� �� � �� ���� !�. ���� "����� 20-4� (� �. 488), ���� � ������� ����� ���� � �������� ��� ��!� �2 ��� � ����� ��� �� � �� ��� �1. +���� ��� � -� ���!� ��������� �0 ��� ����� �������� ��� (� ���� ���) ��� !� �3 � ������-���� � ����� ����� ����������, �� ���� �� �� ������ ������� � �� �� -������ �������. #� ����� ��� !� �3 ��!� � ������ ��� !� �2, �� ����� � �� ���� � ���� ����� ����. + �� ��� ��!��� ��� ��� ����� �� �� !��2 ��� !� �1, ���� ��!� � � ��� ������� ��� � � ���!� ��������� �0 (�������, � �������� ��� !� �2 !����� ��� � ����� ��� �’ �,�� ��� !� �1).

0,05°

1013

3 � 10�8 �m3 � 10�143 �m

200 cm�1

D2

20-1 Λαµπτήρες και λέιζερ: Πηγές φωτός 485

M‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

ŒÓÙ

·Û

Ë Ê

ˆÙfi

˜

200 400 600 800 1000

§·ÌÙ‹Ú·˜‰Â˘ÙÂÚ›Ô˘

§·ÌÙ‹Ú·˜‚ÔÏÊÚ·Ì›Ô˘

Εικόνα 20-3 ŒÓÙ·ÛË ÂÓfi˜ Ó‹Ì·ÙÔ˜‚ÔÏÊÚ·Ì›Ô˘ ÛÙÔ˘˜ 3200 K Î·È ÂÓfi˜ Ï·ÌÙ‹Ú·ÙfiÍÔ˘ ‰Â˘ÙÂÚ›Ô˘.

∏ ˘ÂÚÈ҉˘ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›· Â›Ó·È ÂÈΛӉ˘ÓË ÁÈ·Ù· Ì¿ÙÈ·. ªËÓ ÎÔÈÙ¿˙ÂÙ ÙËÓ ˘ÂÚÈ҉˷ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›· ¯ˆÚ›˜ ÚÔÛٷ٢ÙÈο Á˘·ÏÈ¿.

π‰ÈfiÙËÙ˜ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜ ϤÈ˙ÂÚ:ÌÔÓԯڈ̷ÙÈ΋: ¤Ó· Ì‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜Ôχ ¤ÓÙÔÓË: ÌÂÁ¿ÏË ÈÛ¯‡˜ Û ¤Ó·

Ì‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜Â˘ı˘ÁÚ·ÌÌÈṲ̂ÓË: ·Ú¿ÏÏËϘ ·ÎÙ›Ó˜Ôψ̤ÓË: ÙÔ ËÏÂÎÙÚÈÎfi ‰›Ô

¿ÏÏÂÙ·È Û ¤Ó· ›‰ÔÛ‡ÌʈÓË: fiÏ· Ù· ·̷ٷ ¿ÏÏÔÓÙ·È

ÛÙËÓ ›‰È· Ê¿ÛË

Page 4: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

$�� ������� � ���� �� ������� ��� �� ��� ��� ��� �� ������ � �����-�� ���� �� � !�� � �� ���� !� ��� !������ �� �������� ��� �� !� -� � � �� �����. "����������, �� !�� ������� ��� �� � ������� � �� !� -� ����� ����� ��� ���� �� � � �� ��� � ��� �������, ����������� ��� ��-����� �� ���������. >��� � !��!����� ������ ��� ��� ������ � �������.;��� ��� ������� �� ��� ��� �� ��� ����� �� ��� � ����� � �� �� �2��� �1 �������� � ��� ���� ����� �� ���� ��� ��� !� �2, ��� ��� ���! �� �� ������� � ��� !�� ���� � � �� �� ����� � ��� ����. "������ � ���������� �������� , ��� ������� ��� �� ������� � ��� ���� ����� ������� ����� !���� ��� �� �� ���� �.

(n2 7 n1)

486 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

Πλαίσιο 20-1 Ακτινοβολία µέλανος σώµατος και το φαινόµενο του θερµοκηπίου

;��� ��� ���� � ���� ���, ��� � ����������. >������� � � �������� !������, �� ����� � �� ������������� �������� � � ������. 7������ � ��� ���� ������� � ��� ���� ��� ���� �� ��� ������� �����. @�-��!�, � ���� �� ���� ������� ��� ��� ���������� ������ � � . "�� � ����� �� � ���� �� � ��������,�� � �� ��� � ��� ���������� �������. "�� ���-� � ��� ����� ���� ��� ��������� ���, �� ����������� ��� � � ��� �� ���������� �� � ��� ��� �� �����������������. #� ���� ���� ������ ��� ��� ���� ��� � ����-������ ������ ��� ����������� ����� �� ���. � ��-�� �� ��������� ������, ��� �� ���� �������������� ������ � ��������, ��� ������� � � �� ����!������ ������� �������.

� ����� ��� ����!� ���� �� �� ��� ��� �� ��� ���� �� ��� ������� ������ ��� ������� ��� �����, M, ���!� ��� �� �� �����

!������ ��� ����� ��� �� �������:

��� ��� � ���� �� Stefan-Boltzmann $�� ����� ���� � � �������� 1000 K ��� �W ��� � ��������� ����� ���� ��. E�� !���-

����� � � ��������, � �� ���� ��������� ��&�� ��� ���������.

#� ����� ����� ��� ������� ������� ��� ! &�� � �����-� ��� � �� � ��������, ��� ��� ��� ��� �������. *��������� 300 K, � ������� ���� ����� ��� � ����������� �������. #� &�� ���� ����� ��� A���� ��� ����� -��� �� ����� ���� � � �������� ����� ����� 5800 K ��� ��� � ���������� ����� ����� ���� ������.

>� ��� ������ ���������� ��� �� ���� ����� ���� �� ����������, �� 23% ���������� �� ������������� ��� �� 25% ��������� �� ��� !�������. � <�������� �� 48% ��� ������� ����������� ��� ������ ��4%. � ���������� �� ���� � ��� <� ��� ����� �� !����-��� � �� � �������� ��� ���� ��� ��� ����� 254 K, ���� ! � ��� �� ������& � �� ����� ��� ��� ��� &�-���� . =��, �����, !����� ��� � � �������� ��� <�� !��-��� ��� ����� 287 K;

� ������ ����� ��� ������� ������� ��� �� � ���� <� ��� � ����� ������� ��� ��� ����� ����������.>� ��� � ���������� ��� !�� ���� ��� �� ���� �� ���-�� ���, ������� ������ ��� & ���� �� ������� ������-����. '� ������ � � ��� � �� ���������, �� �������-� �� ���� ��� �����������, ��� �� �!�����3 �� CO2, ������ ����� �� �� O3, �� CH4, �� ��������������� � ��� ��N2O. � ���������� �� ��� ��� �� �� <� �������-��� �� ��� ���������� ��� ����� ��� ������ � ��� <�. ����������� ��� ����� ��� ��� ��� �������� ������-

1368 W/m2

24 � 16

5,67 � 104(m2

� K4) ).

10�8 W/(5,6698 ��

M � �T 4

◊ÏÈÔ˜

100 ÌÔÓ¿‰Â˜ÔÚ·Ù‹˜·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜

4% ·Ó·ÎÏ¿Ù·È·fi ÙË °Ë

25% ·Ó·ÎÏ¿Ù·È·fi ÙËÓ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ· 23% ·ÔÚÚÔÊ¿Ù·È

·fi ÙËÓ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·

T = 254 K

6% ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›ٷÈÛÙÔ ‰È¿ÛÙËÌ· ·fi ÙË °Ë

65% ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏÂ›Ù·È ÛÙÔ ‰È¿ÛÙËÌ··fi ÙËÓ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·

48% ·ÔÚÚÔÊ¿Ù·È·fi ÙË °Ë

∞ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·

T = 287 KÀ¤Ú˘ıÚË

·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›··fi ÙË °Ë

ÛÙËÓ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·

À¤Ú˘ıÚË ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·

·fi ÙËÓ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ· ÛÙË °Ë

°Ë

∂ÈÛÂÚ¯fi

ÌÂÓË ÂÓ

¤ÚÁÂÈ·

∂ÍÂÚ¯fiÌÂÓË ÂÓ¤ÚÁÂÈ·

∞¤ÚÈ· ıÂÚÌÔβԢ

πÛÔÚÚÔ›· ·Ó¿ÌÂÛ· ÛÙËÓ ÂÓ¤ÚÁÂÈ· Ô˘ Êı¿ÓÂÈ ÛÙË °Ë ·fi ÙÔÓ ◊ÏÈÔ Î·È Û ÂΛÓË Ô˘ ÂΤÌÂÙ·È ÛÙÔ ‰È¿ÛÙËÌ·. ∏·ÓÙ·ÏÏ·Á‹ Ù˘ ˘¤Ú˘ıÚ˘ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜ ÌÂٷ͇ °Ë˜ Î·È ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·˜ ‰È·ÙËÚ› ÙË ıÂÚÌÔÎÚ·Û›· Ù˘ Á‹ÈÓ˘ÂÈÊ¿ÓÂÈ·˜ ηٿ 33 K ˘„ËÏfiÙÂÚË ·fi ÂΛÓË Ù˘ ·ÓÒÙÂÚ˘ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·˜.

Page 5: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

���� "����� 20-4� ������ �� ������ ������� ��� ���� �. � ���� �� !��� �-��� �� ��� ���� ��� !������� ��� ����� !������� ��� ���������� ��������. #���� ���� ��� ���������� ��� ���� � ��� ��� ������� �� ������ ��� �� ��� (0%!�� ��������). #� ���� ���� ��� ��� ���!������� ������� �� ������ �� ���-��� �� ��� (1% !�� ��������). #� ������� � ���� �� , �� ��� ������-���� � ��&� ��� !�� �������� � �������� ��� ���������� �� ��� �������. #� ��-��� ������ ��� ����� �� !���� ��� ���� ��� ���!�������� �������� ��� ! &�� -��� � ������� ���������� ��� ���� �.

$�� ���� � ����-���� ��� � ������ ��� �������� �����, � ����� ����-��� 632,8 nm ��� ���� &�!�� 0,1–25 mW. +�� �� ������ ������� � ����� � ��

E2 � E1

20-1 Λαµπτήρες και λέιζερ: Πηγές φωτός 487

��, � ��� !����� �� � �������� ��� <�� 33 K ��� �� � �� ��� ���� ��� �����������.4

'� ������� � !����������� � �� ��� ���� ��� ?����-������� "��������� ����� ��&�� � ��� �� ��������� �������������� � !��& !�� ��� ������� ���� ��� ������ ���������� �������. � ��������� ��� �� �����:��� �� ����������� � ������� ���� ��&���� � � ���� ����� ��

� ��� ��� � ������� ��� ��� ����������, ����������� �! & �� ��� � � �������� ��� ���� ��� ���<�� ��&���� ��� !���� �� ��� ������� ��� �����.5 I� �!������� ������������� ���������� �������; I� ���-& � ����� ���������� ������� �� �� �!���� � � ����������� ��� � ���������; @ � ������ �� ��������� � ���� �� � ���� �� ��������, ���� � ������ ��� �� � ����� � �� ��� ����� ������� ������� ���� �� �������������� ���.

ÀÂÚÈ҉˜ √Ú·Ùfi À¤Ú˘ıÚÔ

5000 K

3000 K

1000 K

500 K

300 K

100 K

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (µm)

log

0,1 0,5 1 5 10 50 1004

6

8

10

12

14

º·ÛÌ·ÙÈ΋ ηٷÓÔÌ‹ Ù˘ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜ ̤ϷÓÔ˜ ÛÒÌ·ÙÔ˜. √È Î·Ì‡Ï˜·ÔÙÂÏÔ‡Ó ÙËÓ Î·Ù·ÓÔÌ‹ Planck, Ë ÔÔ›· ‹Ú ÙÔ fiÓÔÌ¿ Ù˘ ·fi ÙÔÓ MaxPlanck Ô˘ ‰È·Ù‡ˆÛ ÙÔÓ ÓfiÌÔ Ô ÔÔ›Ô˜ ηıÔÚ›˙ÂÈ ÙËÓ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·Ì¤Ï·ÓÔ˜ ÛÒÌ·ÙÔ˜. ¶ÚÔÛ¤ÍÙ fiÙÈ Î·È ÔÈ ‰‡Ô ¿ÍÔÓ˜ Â›Ó·È ÏÔÁ·ÚÈıÌÈÎÔ›.

∂ÎÙ›ÌËÛË Ù˘ ıÂÚÌÔÎÚ·Û›·˜ Ù˘ °Ë˜ ‚·ÛÈṲ̂ÓË Û ‰Â‰Ô̤ӷ fiˆ˜ ÔÈ ‰·ÎÙ‡ÏÈÔÈ ÙˆÓ ‰¤ÓÙÚˆÓ Î·È ÔÈ ÈÛÔÙÔÈÎÔ› ÏfiÁÔÈ Û È˙‹Ì·Ù·Î·È ÛًϘ ¿ÁˆÓ. ∏ ‰ÂηÂÙ›· ÙÔ˘ 1990 ‹Ù·Ó Ë ıÂÚÌfiÙÂÚË ÙˆÓ ÙÂÏÂ˘Ù·›ˆÓ 2000 ÂÙÒÓ. [∞fi M. E. Mann & P. D. Jones, “Global Surface

Temperatures Over the Past Two Millennia,” Geophys. Res. Lett. 2003, 30, 1820.]

0,4

0,2

0

–0,2

–0,4

–0,6ªÂÙ

·‚ÔÏ

‹ ıÂ

ÚÌÔ

ÎÚ·Û

›·˜

(ÆC

)

2000200 400 600 800 1000

ŒÙÔ˜

1200 1400 1600 1800

¢Â‰Ô̤ӷ ÔÚÁ¿ÓÔ˘

ŒÌÌÂÛ· ‰Â‰Ô̤ӷ95% ‰È¿ÛÙËÌ·ÂÌÈÛÙÔÛ‡Ó˘

ª¤ÛË ÙÈÌ‹ 1960–1991

∆Ô Ù˘ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·˜ Ô˘ ÌÂÙÚ‹ıËΠ·fi ÙÔ ÛÙÔÓ ¿ÁÔ Ù˘∞ÓÙ·ÚÎÙÈ΋˜ (ÙÂÙÚ¿ÁˆÓ·) Î·È Û ·ÙÌÔÛÊ·ÈÚÈΤ˜ ÌÂÙÚ‹ÛÂȘ (·ÎÏÔÈ) ÛÙÔMauna Loa Ù˘ ÷‚¿Ë˜. [∆· ‰Â‰Ô̤ӷ ÁÈ· ÙËÓ ∞ÓÙ·ÚÎÙÈ΋ Â›Ó·È ·fi D. M. Etheridge,

L. P. Steele, R. L. Langenfelds, R. J. Francey, J.-M. Barnola, & V. I. Morgan, in Trends: A

Compendium of Data on Global Change, Carbon Dioxide Information Analysis Center,

Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, 1998. ∆· ‰Â‰Ô̤ӷ ÁÈ· ÙË Ã·‚¿Ë ›ӷÈ

·fi C. D. Keeling & T. P. Whorf, Scripps Institution of Oceanography,

http://cdiac.esd.ornl.gov/ndps/ndp001.html]

CO2CO2

PC

O2 (

pp

m Î

·Ù’

fiÁÎ

Ô)

400

350

300

2501000 1100 1200 1300 1400 1500

ŒÙÔ˜

1600 1700 1800 1900 2000

¶¿ÁÔ˜ ∞ÓÙ·ÚÎÙÈ΋˜

Mauna Loa,÷‚¿Ë

Page 6: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

����� ��� ���� ��� !� �3, ���� "����� 20-4. #� !� � ����� ���� � ����� ���� ���� �� ���� ����� �� � ��� ����� ����, !� � �o���� �� ��� ��� !��2. � � ���� ����������� ��� ���� ��� � ������ �� ������ !��� ��� !������-���� ��� ���������� �������� ��� ����� ��� ����.

� ��� ����� ��"�� � ���������� ��� �������� ��� ������ ������ � ������������ ������� ��� � ��� ������� ������� �� ������� !�� ���� ��� �-��� pn ��� ��� ������� ������.6 '� ������ � � !�!�� ���� � � ��������� ��� ����� � ��� ���� ������� ����� ������� (680–1550 nm).

20-2 Μονοχρωµάτορες

$��� ������ ����� !������ � �� ��� ��� ������� ���� ������� ��� ���� ���� ����� ���� ����� ������� �� ��� ���� � �� ������ ��� �� ! ��� � �������� ���. ' �������������� ���� "����� 20-2 ��� � ��� �� ��� ������� ���-!�� ��� �&�!��, ������� ��� ��� ������ ���������� ��� �� ���!��� ��� �����. � ������ �� ������ ��������������� �������� ��� ��� �������� �������.

Φράγµατα περίθλασης7

7����� ������� ��� ��� ����� &������ ��������� � !�� ��������� � ���� ��� �� ������� � ������� (�������) ��� ����� � ��� ���� ����. ;��� �� ������������ �� ��� ���� �� ���, � !���� ��� ���� �����, ��� ������ !�� �� ��-����� ��� �����������. @����� ���� ���� ������� ����� ���������� � !�� �-���� �� ������ �� !����� ����� ��� � ($������ "����� 13). � ����� ��� ���-��� ��� ����� �� �� ������ ������ ��� ���������. (� ����� ��� ������ ���-��� �� ��� ���� � ���� ���� ������ ��� �������� ��� �������� ��� ���� "��-���� 20-4.)

���� ������������� ��������� ��� "������ 20-5, ������������ ������������ �� ������ ���!�� ����������"���� (�� ��� !���� � ������� � ���� �) ����� ���� �������. '� ���� � ����� ������� ��� ������ ���������, ��� ��!����� ���� ���� ������� ���������� �� !����� ����� ��� �. #� ��� ���� �� ��� ! �� �� ���� ������� �� ��� ����� � ��� ����� ������� � !����� -���� ��� � ��� ������� ��!��. ' �������������� ��� ��������� ����������!�� ���� ��� ����� ���� ����� ������� ��� ������ &�!�� ��� �����������-��. � �������� ��� ��������� ���� � � !����� ���� ���� ������� �� !���-����� �� �� ������ &�!�� ��� ����.

#� ������ ������� ���� "����� 20-6 �� � ��� �������� ������� � ����-��� � ���� �� ������� � ��&� ����, d. #� ������ ������ ��� � ������(��������), �� ��� ���!! � ����������� ���������. $�� � �� ������ �& �!����� ������ ��� �� �� �������� ������ � � �� � ������� ���� �� ��(SiO2)

488 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

(‚)

ª¤ÛÔ

∂Ó¤ÚÁÂÈ·

∫¿ÙÔÙÚÔ0% T

∫¿ÙÔÙÚÔ1% T

∞ԉȤÁÂÚÛË

¢Ú¿ÛËϤÈ˙ÂÚ

∞ԉȤÁÂÚÛË

E1

E2

ÕÓÙÏËÛË

E3

E0

∞ÓÙÈÛÙÚÔÊ‹ ÏËı˘ÛÌÔ‡n2 > n1

Εικόνα 20-4 (·) ∂ÓÂÚÁÂÈ·Îfi ‰È¿ÁÚ·ÌÌ· Ô˘ ·ÚÔ˘ÛÈ¿˙ÂÈ ÙËÓ ·Ú¯‹ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ›·˜ ÂÓfi˜ ϤÈ˙ÂÚ. (‚) µ·ÛÈο̤ÚË ÂÓfi˜ ϤÈ˙ÂÚ. ∏ ·ÓÙÈÛÙÚÔÊ‹ ÏËı˘ÛÌÔ‡ ‰ËÌÈÔ˘ÚÁÂ›Ù·È ÛÙÔ ˘ÏÈÎfi. ∏ ÂÓ¤ÚÁÂÈ· ‰È¤ÁÂÚÛ˘ ÌÔÚ› Ó·ÚÔ¤ÏıÂÈ ·fi ÈÛ¯˘ÚÔ‡˜ Ï·ÌÙ‹Ú˜ ‹ ËÏÂÎÙÚÈ΋ ÂÎΤӈÛË.

ºÚ¿ÁÌ·: ÔÙÈÎfi ÂÍ¿ÚÙËÌ· Ì ¯·Ú·Á¤˜ ÛÂÌÈÎÚ‹ ·fiÛÙ·ÛË ÌÂٷ͇ ÙÔ˘˜

¶ÂÚ›ıÏ·ÛË: ÂÎÙÚÔ‹ ÙÔ˘ ʈÙfi˜ ·fi ¤Ó·ÊÚ¿ÁÌ·

¢È¿ıÏ·ÛË: ÂÎÙÚÔ‹ ÙÔ˘ ʈÙfi˜ ·fi Ê·Îfi ‹Ú›ÛÌ·.

¶ÔÏ˘¯ÚˆÌ·ÙÈÎfi: ÔÏÏ¿ Ì‹ÎË Î‡Ì·ÙÔ˜ªÔÓԯڈ̷ÙÈÎfi: ¤Ó· Ì‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜

Page 7: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

��� �& !���, � ��� �� � �� ��� ��������� ���������. ;��� �� ��� ����������� �� ������, ��� ������ ��� ����� ��� �� ��� ��� �����������. ;��� ��-������ ���� � ��� � ����, ����������. ;��� ��� ���� �����, ��� &��! � -�������� � ����� � ������ ("����� 20-7).

>� !��� ��� �� ���� � � ��� & ���� � � ���� � ����� �� ����������������� "����� 20-6. '���� ��������� ������� ������ � ���� � !������ ������ ���!�� !��!����� ��� ������� ��������� ��� ������ ������� ��� �����. � !��-���� ��� ����� ��� !��!����� ��� � ������� ���� "����� 20-6. "�������-�� ������� ������ � ����

a � b

20-2 Μονοχρωµάτορες 489

∫ԛϷοÙÔÙÚ·

™¯ÈÛÌ‹ÂÈÛfi‰Ô˘

ºÚ¿ÁÌ··Ó¿ÎÏ·Û˘

™¯ÈÛÌ‹ÂÍfi‰Ô˘

∂›Â‰ÔÂÛÙ›·Û˘

λ2 λ1

Εικόνα 20-5 ªÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·˜ ÊÚ¿ÁÌ·ÙÔ˜ Czerny-Turner.

β

¶ÚÔÛ›ÙÔÓ Êˆ˜

°ˆÓ›· ¯¿Ú·Í˘

∂ÍÂÚ¯fiÌÂÓÔ Êˆ˜

ºÚ¿ÁÌ·

∫¿ıÂÙÔ˜ÛÙËÓ ¤‰Ú·

α

d

b aθ

θ φ

φ

Εικόνα 20-6 ∞Ú¯‹ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ›·˜ ÊÚ¿ÁÌ·ÙÔ˜ ·Ó¿ÎÏ·Û˘.

∂ÓÈÛ¯˘ÙÈÎ‹Û˘Ì‚ÔÏ‹

∫‡Ì·Ù· Û ʿÛË

(·) ∞ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ∞ÔÙ¤ÏÂÛÌ·

∫‡Ì·Ù· ÂÓ Ì¤ÚÂÈ ÂÎÙfi˜ Ê¿Û˘

(‚)

∫‡Ì·Ù· ÂÓÙÂÏÒ˜ ÂÎÙfi˜ Ê¿Û˘

∫·Ù·ÛÙÚÔÊÈ΋ Û˘Ì‚ÔÏ‹

(Á) ∞ÔÙ¤ÏÂÛÌ·

Εικόνα 20-7 ™˘Ì‚ÔÏ‹ ÁÂÈÙÔÓÈÎÒÓ Î˘Ì¿ÙˆÓÙ· ÔÔ›· Â›Ó·È ÂÎÙfi˜ Ê¿Û˘ ηٿ (·) , (‚) Î·È (Á) .180°

90°0°

Page 8: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

(20-1)

��� � ��&� ������� ��� � ������� ������� ��� ������ ������ ��� ��������� ������ �����. ;��� , ����� ����������������� ����� �.�.�.

���� "����� 20-6, � ���� �������� ��� ��� �� ��� � ����. � ���� -������� ��� ���� ��� ����� �� �� ��� ���� � ��� & ������� ��������.J��� � ��������� � �� ���� ��� ���� !�� � ��� � ��� �������� ����, ��� � �� ��� � ����. ���� "����� 20-6, ��� (! !���-

��� ��� � ��� �������� ��� �� ��� ��������). >�������������� ���� "&-���� 20-1, ��������� ��� &���� ��� ��� ��������� �������:

������ ���������: (20-2)

��� d ��� � ������� � ��&� � �������� �������. <�� ��� �������� ����, ���� � ��� � ��� �� ��� � ��������� , ���� �� � ! !����� ����� �������

�� ������ � ������� ��������� ������� ($������ "����� 19).

∆ιακριτική ικανότητα, διασπορά, και απόδοση φράγµατος περίθλασης

� ���������� ��������� � ��� ��� ��������� !���������� !�� � �������� �������.;�� � ����� �� � !��������� ��������� ���� ������ �� ��� � !������ � -��&� ��� !�� ����� ������� �� ������ �� !����������� � ��&� ����. ' �������������� (� ���� ��� ���� ��� ������ ����� ��� ��������) !���� � ��� � ���-��!� � ��&� ��� !�� ������� �� � �� ��� ��� �� ��� ������� ��� �:������ �������, ��� �� � �� ��� ��� �� ������� !�����������. � !��������� �����-���� ��� ��������� ������� !� ��� �� �� �����

#��������� ��� ����� ���������: (20-3)

��� ��� �� ����� �������, n ��� � ��&� ���� "&���� 20-2 ��� N ��� � ����-��� ������� ��� ��������� �� ���������������. ;�� ������ � � ������� ���-���� ��� ������ ���� ����� ��� ��� � !���������� � ��&� � �������� ����� ��-�����. � "&���� 20-3 ��� �� � ��� �� ������� !��������� ��������� �������&�� ����� ��� , ��� �� � �� ������� ������� ��� ������. "�� �� ����-�� �� � ������� � ����� 10 cm, �� �� ������� .

� �������� � ��� ��� ��������� !���������� ����� ������� �� !�������� ��-�� ���� ��� !������� �� ��� �� ����, . <�� �� ������ ����-��� ���� "����� 20-6, � !������ ���

#������� ���������: (20-4)

��� n ��� � ��&� �������. #��� � !������ ��� ��� � !��������� �����������&������� � �� � ��� ��� �������� � ��&� ��� �������. � &���� 20-4 ����� � ��� ��� ������ � �� � !��������� ��������� 0,102 ������

��� ������ ��� ������ �������, �� ��� . +��� ������� ��!�������� ���� �� !����������� �� ���� .

+ �������� �� ����� ��� ������� &�!�� ��� ������������� � ��� ��� �� �-��� ����� ������� ��� �����������, ����� ��� � ���� �� �� ���� � ���� ���-�� ���. @���!�, � ���������� ����� ��� ������ ����������� �������� ���� �� ��-��� ��� ����� ����-����-������. <�� ������� �������, ���� �������������� ���������������� �� �� ��������� ���� ��� ��� ������ ��� ������� ���-������� (� ����� �� ��� ����� ��� �:��� ��� �������).

� �� ���� ������� ��� ��������� ������� (� ��� ����� ��� � ��&� 45%��� 80%) ��� ��� ��

(20-5)

��� (���������) ��� � ������ � ���� ������� ����� �������, �� �����-��� � ���� ������� ��&� n, ��� (��������) ��� � ������ ��� !�� ����� ��-����� �� �� ���������� �� ��� ������� � �����:� !�� � � �� ��� ����-�����. � ��!��� ������ ���, � ��� �, �� �� ���� ����&��, ���� ��� ��������� ������� ��� "������ 20-6, !���!� �� ����. <�� �� ��� ����� ��� ���� �����-

E�

E n�

™¯ÂÙÈ΋ ·fi‰ÔÛË �E

n�(ÊÚ¿ÁÌ·ÙÔ˜)

E�(ηÙfiÙÚÔ˘)

1/5

5,8°1 �m � 10°n � 1(5,8°)

103 ¯·Ú·Á¤˜/cm

���

nd cos

� (·ÎÙ›ÓÈ·)��

103 ¯·Ú·Á¤˜/cm104104

��� nN

(��)

n� � d(sin � sin )

sinb � �d sina � d sin��

n � �2n � �1n � �1, �2, �3, �4, . . .

n� � a � b

490 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

¢È·ÎÚÈÙÈ΋ ÈηÓfiÙËÙ·: Ë ÈηÓfiÙËÙ·‰È·¯ˆÚÈÛÌÔ‡ ‰‡Ô ÁÂÈÙÔÓÈÎÒÓ ÎÔÚ˘ÊÒÓ

¢È·ÛÔÚ¿: ÈηÓfiÙËÙ· ·Ú·ÁˆÁ‹˜ ÁˆÓÈ·ÎÔ‡‰È·¯ˆÚÈÛÌÔ‡ Û ÁÂÈÙÔÓÈο Ì‹ÎË Î‡Ì·ÙÔ˜

™‡Ó‰ÂÛË ‰È·ÎÚÈÙÈ΋˜ ÈηÓfiÙËÙ·˜ Î·È Û‹Ì·ÙÔ˜:ŸÛÔ ÛÙÂÓfiÙÂÚË Ë Û¯ÈÛÌ‹ ÂÍfi‰Ô˘ ÙfiÛÔηχÙÂÚË Ë ‰È·ÎÚÈÙÈ΋ ÈηÓfiÙËÙ·, ·ÏÏ¿ ηÈÂÚÈÛÛfiÙÂÚÔ˜ Ô ıfiÚ˘‚Ô˜.

°È· ÌÈ· Â›Â‰Ë ·Ó·ÎÏ·ÛÙÈ΋ ÂÈÊ¿ÓÂÈ·, ËÁˆÓ›· ÚfiÛÙˆÛ˘ ( ÛÙËÓ ∂ÈÎfiÓ· 20-6) ›ӷțÛË Ì ÙËÓ ÁˆÓ›· ·Ó¿ÎÏ·Û˘ ( ).�

Page 9: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

�� ����� ������� ���� ��&� ������� �� ��� �!����� �, � ���� ����&�� �-��� ��� ���� ��� ���� "����� 20-6, ! !������ ��� ���� � ������� ��� �-� ��� ������� ��������. *�� ������ � �������� ��� ��� ����� ���� �������-��� ��� ��’ ���� ��� ������������ ��� ��� �� �� ��� ��� ���� !����� ������������ ��� �� ��� � ���� �� ����� � ��� �� ���� ��� ��������.

Επιλέγοντας το φασµατικό εύρος του µονοχρωµάτοτρα

;�� ����� �� ��� � ������ &�!�� ���� "����� 20-5 ���� � ����� �� ��� �� ���� ���������� �� ��������� �� ��� �������������. ������� � ���� ������� ��� ������� � ����� � �� ���� ���������� ����� ��� ����������� �� ���� ��� �� �� ������. >�� �� ��� ��� � ������ �� � ����� 0,3 mm, �����-� �� ��� ��� �� ���� ����� �� !���� ��� ���� ��� ������� ��� 1,0 nm.

+�� ����� ������ ��&�� � ��� ���� �� �� ���� � ���� ����� ���, !� � � -���� ���� ����-���-������ ��� ������ � ���� ���� �� ���� �� ������� �������������. Q�����, � "����� 20-8 ! �� � ��� �� �� ���� ����� ��� � ����� ����� � �� ����� ��� � ����� ��� �������, ��� �� ����� ��� ������� �-�������� ���. "������� �� � ����� �� ���� ����� �� ���� � �� �����,��� �� ���� � ��� �� !������ ������ �� ��� ���� ����� ���. $�� ���� ������������������ � ����� �� � �� 1/5 ��� ������ ��� ������� ���� � ������������ ���������� ��� ����� ��� �������.8

Παράσιτη ακτινοβολία

� ��� ������, ����� �������� ����������� (���� ������� ���� ��� ����� ��-��� ��� �������������) �������� � �� ���� � ���� ����� ���. � ������� ����-������ �� ��� ��� ����� �� !���� ��� �� ��� ������������� ����� ����� ��� ������ � �� �������� ��& �� ��� ��� �, ��� �� �� ���!��� ���� ����� ���� ��� �� ���������. =������� ���������� ��� ��� �� ����-� � �� &�� ����� ����, �� � ����� ��� ! ������ ! � ��� ������ �� �����.'� ��� ��� ��� ��!� ������� �� ��� ����!�� �� �� �������� � �������� ������ �� � �� ���������� ��� ����� ��� �� � ��� ��� �������� ����-�������. #� �������� �� ��� ������� ���������� ��� ���������� �� ����� ��������� ��� ! ������ ��� � ���� ("����� 20-9), �!� ��� � ����������������� ��� ����� � ��������� ������ ��� ����������� �� ���� � ��������� ���.

� � �

20-2 Μονοχρωµάτορες 491

∆Ô Â‡ÚÔ˜ Ê·ÛÌ·ÙÈ΋˜ ˙ÒÓ˘ ÙÔ˘ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ· Ú¤ÂÈ Ó· Â›Ó·È fiÛÔ ÙÔ‰˘Ó·ÙfiÓ ÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚÔ, ·ÏÏ¿ ÌÈÎÚfi Û ۯ¤ÛË ÌÂÙÔ Ï¿ÙÔ˜ Ù˘ ÌÂÙÚÔ‡ÌÂÓ˘ ÎÔÚ˘Ê‹˜.

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

606 608 610 612 614

5

4

3

2

1

∂‡ÚÔ˜ Ê·ÛÌ·ÙÈ΋˜

˙ÒÓ˘ ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·

2,0 nm

1,0 nm

0,5 nm

0,3 nm

0,1 nm

λ max (ηϋ ÂÈÏÔÁ‹Ì‹ÎÔ˘˜ ·̷ÙÔ˜)

λ ≠ λmax (η΋ ÂÈÏÔÁ‹Ì‹ÎÔ˘˜ ·̷ÙÔ˜)

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

Εικόνα 20-8 ∞˘Í¿ÓÔÓÙ·˜ ÙÔ Â‡ÚÔ˜ ˙ÒÓ˘ÙÔ˘ ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ· ·˘Í¿ÓÂÙ·È ÙÔ Ï¿ÙÔ˜ ÙˆÓÎÔÚ˘ÊÒÓ Î·È ÌÂÈÒÓÂÙ·È Ë ÌÂÙÚÔ‡ÌÂÓË·ÔÚÚfiÊËÛË ÙÔ˘ ÛÙÔÓ ÎÚ‡ÛÙ·ÏÔÁÚ·Ó¿ÙË ˘ÙÙÚ›Ô˘-·ÚÁÈÏ›Ô˘ (˘ÏÈÎfi ηٷÛ΢‹˜ÁÈ· ϤÈ˙ÂÚ). [∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi M. D.

Seltzer, Michelson Laboratory, China Lake, CA.]

Pr3

∆· Ê·ÛÌ·ÙfiÌÂÙÚ· ˘„‹Ï‹˜ ÔÈfiÙËÙ·˜ ÌÔÚ›ӷ ¤¯Ô˘Ó ‰‡Ô ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ˜ Û ÛÂÈÚ¿(ÔÓÔÌ¿˙ÔÓÙ·È ‰ÈÏfi˜ ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·˜), ÁÈ· ÙËÌ›ˆÛË Ù˘ ·Ú¿ÛÈÙ˘ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜. ∏ ÌËÂÈı˘ÌËÙ‹ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›· Ô˘ ‰È¤Ú¯ÂÙ·È ·fi ÙÔÓÚÒÙÔ ÌÔÓԯڈ̿ÙÔÚ·, «Îfi‚ÂÙ·È» ·fi ÙÔӉ‡ÙÂÚÔ.

Page 10: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑ Παράσιτη ακτινοβολία

"�� � ��������� ��������� ��� ! ������ ��� 2,00 ��� ���� � 1,0% ���-���� ����������, �� �� � � � ����� �� ���������.

ΛΥΣΗ =��������� ���������� 2,00 ����� � ��� � ��������� !�� �������� ��� . @�� �������� ��� � ������ ��� ����-������� �� !���� ��� ���� ��� ! ������, P, �� ��� ��� ������ ��� ��������-��� �� !���� ��� �� ��� �������, . "�� ������� ���������� � ������ S !���� ��� ���� ��� ! ������ ��� ��� ��������, � � ����� �� !�� -�������� ���

(20-6)

"�� ��� �� ���� � 1,0% ������� ����������, ��� ���� � ����� �� !�� �������� ���

� � ����� �� ��������� ��� , ��� ��� 2,00.

#� � ������� ������ ����� ������� ����������, ��� � ����� ����� �-�� ������ ��.

' =����� 20-1 !� � ��� ��������� ��� !��������� � ��� ��� ��� �� ���� ��� � ���� �� ��� � ���� �� ���������� ��� �����������������. ����� �� ��� � ����� ��� ���������� �� �� ��� �� ��� �� ���� ��� �����-������������, ��� ��� �� ��� ������� ����������. J������ ��� �������� �� ������� ��� ���� ��� ��� ������ �������.9

Φίλτρα

'� ������ ��� � ����������� ��� ������� ��� ������� �������� �� ������-�� ��� (�� �������������). <�� ���! ����, � �������������� ��������� ����"����� 20-5 ��� ���� � ��� ������ ����� ��&�� ��� ������ ����� ����� ��-����� ��� �� ������ &�!��. (+ ��� ��� ���� ��&�, ������ ��� ��������� ��� ��� ���� "&���� 20-2.) $��� �� ����� ������� ��� ���� � ������ ����� ��&�� ���� � ��� ������ &�!��. � &���� 20-2 ! �� � ��� �� , ��� ����� ������� ���� � ��� ���� !�� ������ &�!��, �!��� ����� ��������� ������� ���� !�� ���� � � �� ��� . <�� �� ����� ������� ���� � ��� ��� ������. +�� ���� ��� ��� ����� ������� ��� � ��������� ��� ������ ���� �����, �� ��� �� ������� �� ��-�� ������� ��� . <�� ��� ����:� ��� � ����� ����� ����� �������, ��� ��� �������� � ����� ����� ������ �� ��� �������� ����� ����� ��� ����������� ����.

#� ������ �� ����� ��� ������� ����� �������, �� ��� ��������� ��� ��� ����� ��� �������� ��� ������� �� ������ �� ��� �. ' =����� 18-1 ! -�� � �� ����� ���� �� ��� ������� �� ������������ ��� ��� ������� �� ��-���� �� ������. <�� ��� �������� �� �������, ������ �������� ������ ��������,�� ��� ������� �� !���� ��� ��� ���� ������� ���������� ��� �������� ���

13�1

12�1

�1

13�1

n � 3,�112�1

12�1n � 2

�1n � 1

60,1%

�log T � �log(0,0198) � 1,70

ªÂÙÚÔ‡ÌÂÓË ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ· �P SP0 S

�0,010 0,010

1 0,010� 0,0198

S � 0,010P/P0 � 0,010

ªÂÙÚÔ‡ÌÂÓË ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ· �P SP0 S

P0: T � P/P0

10�2,00 � 0,010 � 1,0%T � 10�A �

492 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

¶·Ú¿ÛÈÙË ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›· = 1%

0,1%

0,01%

0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

0,001

0,01

0,1

1,0™Ê

¿ÏÌ

· ·

ÔÚ

ÚfiÊ

ËÛ˘

¶Ú·ÁÌ·ÙÈ΋ ·ÔÚÚfiÊËÛË

0,0001

Εικόνα 20-9 ™Ê¿ÏÌ· ·ÔÚÚfiÊËÛ˘ Ô˘ÔÊ›ÏÂÙ·È Û ‰È·ÊÔÚÂÙÈο ›‰· ·Ú¿ÛÈÙ˘·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜. ∏ ·Ú¿ÛÈÙË ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·ÂÎÊÚ¿˙ÂÙ·È ˆ˜ ÔÛÔÛÙfi Ù˘ ¤ÓÙ·Û˘ Ù˘·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜ Ô˘ ÚÔÛ›ÙÂÈ ÛÙÔ ‰Â›ÁÌ·. [M.

R. Sharp, “Stray Light in UV-VIS

Spectrophotometers,” Anal. Chem. 1984, 53, 339A.]

∆· Ê›ÏÙÚ· ÂÈÙÚ¤Ô˘Ó ÙË ‰È¤Ï¢ÛË ÛÂÛ˘ÁÎÂÎÚÈ̤Ó˜ ˙ÒÓ˜ ÌËÎÒÓ Î‡Ì·ÙÔ˜.

Πίνακας 20-1 Πρότυπα βαθµονόµησης για απορρόφηση στο

υπεριώδες

��������� ��� K2Cr2O7(60,06 mg/L) �� 5,0 mM H2SO4

���� �� ��� (nm) �� ��!����� 1 cm

235257313350

$%&%: S. Ebel, “Validation of Analysis Methods,” Fresenius J. Anal. Chem. 1992, 342,769.

0,640 � 0,0100,292 � 0,0100,865 � 0,0100,748 � 0,010

Page 11: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

������ ("����� 20-10). � �!������ ����� ��� ���� ��� �� � ��� ���� �������-�� � ������������ ������� ��� ������� ��� ����������� ���� ��� �����.

20-3 Ανιχνευτές

$��� ����� ���� ���� � �� ������ ���� ���� ���������� � ����� �������. <�����! ����, ��� ��������� ��� � �� ������� �� �� ���� ������, ������������������ ���� �� (��� ����!�), ���� ���� � � ����� ����� � � ���!������������. #� �� ������� ����� ���� � ��� ���� � ���� ���������� ��������,��� ���� �� � ��� ��� ������� � ��� ������ ��� �����������.

� "����� 20-11 ! �� � ��� � ������� ��� ����� ��� &������� �� �� ������������ ��� ��������� �����������. <�� ���! ����, ��� ! !����� ���� ����-������� ����� 420 nm, � ����������������� S-20 ���� � � ��� �-�� ���� � �� ����� � ����� �� �� � �� �� ���� ��� ���� ���� � � ��-��� ��� 300 nm ��� !��� ������. � ������� ���� �� �� 280 nm ��� ��� �� ��800 nm ��� ���������� 0. � ��� ������������ ��� ����� !�����, � �������!�� ��������� ��� 100% �� � �� ��������� ��� ��� ���� �� �� ������������ ����� �. >��� � ����������� ����� � �� ������������ ��� ��� ����-��� !����� ������� ��� ����� ���, � ��� ����� �������. ;� � �� ����� �� ���� �� ���������� � ����� � ��� ������ ��� 100%.

Φωτοπολλαπλασιαστής

+�� ����� ����������������� (� ���� �����������������) ("����� 20-12) ��� �� ��� ������� ���� �� ���� ��� �� �� ������� �� �������� ���� ���� ������� ���� �� ��������� ��� ! �� �� ���� ��, �� ������ ��� ��-

(W/m2)

20-3 Ανιχνευτές 493

3,0 4,0 5,0 6,0

4000 3500 3000 2500 2000 1800 1600

100

90

80

706050

40

3020

10

¢È·

ÂÚ

·Ùfi

ÙËÙ·

(%

)

100

90

80

706050

40

3020

10

¢È·

ÂÚ

·Ùfi

ÙËÙ·

(%

)

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (µm)4,0 5,0

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (µm)

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm –1) ∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm –1)3000 2500 2000

(·) (‚)

Εικόνα 20-10 º¿ÛÌ· ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ·˜ Ê›ÏÙÚˆÓ Û˘Ì‚ÔÏ‹˜. (·) ∆Ô Ê›ÏÙÚÔ Â˘Ú›·˜ Ù·ÈÓ›·˜ ¤¯ÂÈ ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ· ÛÙÔ Ê·ÛÌ·ÙÈÎfi ‡ÚÔ˜ 3 Ò˜ ·ÏÏ¿ ÌfiÏȘ % ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ· ¤Íˆ ·fi ·˘Ùfi ÙÔ Â‡ÚÔ˜.(‚) ∆Ô Ê›ÏÙÚÔ ÛÙÂÓ‹˜ Ù·ÈÓ›·˜ ¤¯ÂÈ Ï¿ÙÔ˜ ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ·˜ ÛÙ· . [∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi Barr

Associates, Westford, MA.]

4 �m0,1 �m

60,015 �m

�90%

1

0,75

0,50

0,25

0200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

™¯ÂÙ

È΋

¢·È

ÛıË

Û›·

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

ºˆÙÔÔÏÏ·Ï·ÛÈ·ÛÙ‹˜S-1

ºˆÙÔÔÏÏ·Ï·ÛÈ·ÛÙ‹˜S-20

ºˆÙÔ‰›Ô‰Ô˜ ˘ÚÈÙ›Ô˘ Ì ¢·ÈÛıËÛ›· ÛÙÔ ÌÏÂ

ºˆÙÔ‰›Ô‰Ô˜ ˘ÚÈÙ›Ô˘

GaN

Εικόνα 20-11 ∞fiÎÚÈÛË ·ÓȯÓÂ˘Ù‹. ŸÛÔ ÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚË Ë Â˘·ÈÛıËÛ›· ÙfiÛÔ ÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚË Ë ¤ÓÙ·ÛË ÙÔ˘Ú‡̷ÙÔ˜ ‹ ÙÔ ‰˘Ó·ÌÈÎfi Ô˘ ·Ú¿ÁÂÙ·È ·fi ÙÔÓ ·ÓȯÓÂ˘Ù‹ ÁÈ· ‰Â‰Ô̤ÓË ÚÔÛ›ÙÔ˘Û· ¤ÓÙ·ÛË ÊˆÙÔÓ›ˆÓ. ∫¿ı η̇ÏË Î·ÓÔÓÈÎÔÔÈÂ›Ù·È ÛÙË Ì¤ÁÈÛÙË ÙÈÌ‹ 1. [∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi Barr Associates, Westford,

MA. GaN data from APA Optics, Blaine, MN.]

(W/m2)

∏ ·fiÎÚÈÛË ÂÓfi˜ ·ÓȯÓÂ˘Ù‹ ·ÔÙÂÏÂ›Û˘Ó¿ÚÙËÛË ÙÔ˘ Ì‹ÎÔ˘˜ ·̷ÙÔ˜ Ù˘ÂÈÛÂÚ¯fiÌÂÓ˘ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜.

Page 12: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

����, � ��� ��� � ���� ���������� � ����� � �� ���� ������� ���� ��.#� �� ������� ����������� ��� ������ �� !���!� � � ����� �� �������� ���-� �� �� � �� �� ��� ���� ����. *�� �� ������� �:���� ��� ���� ��� ��-� �� &���� � ��� �� ��� �� ������� �� �� !���!�. #� ��� �� ������� ���-�������� ��� ��� ! �� �� !���!�, � ��� ��� ������ �� � ���� �� ��� ��-��. *��� �� ��������� ��� �� ������� ��� ! �� �� !���!�, ����� ������ ���� ������� &�������� ��� ����������� ��� ��� ���� !���!�. � !��!����� ��-�� ��������� ��� ����� �����, ���� ��� ����������� �� ������� �� ���-�������� � ���� ��� ��� ������� �� ���� � ���� ������ ���� ��-����!�.+ ��� ���� ����, ��� ��� ��� ��� ��� ��� �� � ����� � � ����� �� �� -������ ����. =��’ ��� ��� �������� ��� ���������������, �� �������� ��-�� ��� ����� �� ������� ������ (=����� 20-2).

Συστοιχία φωτοδιόδων

#� ����� ������������ ��� �������� � ��� ����� ��� ����� ������� ��� ��-��. #� �������� ������ ������ �� ����������� �������� �� ����� � ������-�� ��� ! �� �������. +�� ������� �������� ������� ����� ��� ����������-��, ���� ��� �������� �� ����� ���� ����� �������� ��� � ! �� ��� ��, ��-��� ���� &��� ��� �� �� �������������� �����.

���� ���!�� ��� �������� ������������ ���� ��� � ��������� ����������� ��� ��� ���� "����� 20-13 (� � ���� �� ��� �&�� ������ ���� ��� �� ���-� ����� ����� ��). � ���� �� ����� ���� p ��� � �������� (�� ��� � -�� �����) ������ ���� n !���������� ��� � ��� �� !��!��� ���� pn. � ��� !�!� ������ ��� ��������� �����, ��� �� �� ������� ��� �� ��� �������������� �� ��� ���. @������� ��� ���� ��� ����� ���������� � ��� �-��, ��� ������� ��� ��� �� ������� ��� ���. � ��� � ������ �� ����-

106

494 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

¶Ï¤ÁÌ·

¶ÚÔÛ›ÙÔ˘Û··ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›· (hν)

¢È·Ê·Ó¤˜·Ú¿ı˘ÚÔ

ºˆÙÔËÏÂÎÙÚfiÓÈ· Ô˘ ÂΤÌÔÓÙ·È ·fi ÙËÓ Î¿ıÔ‰Ô

¶ÔÏÏ¿ ËÏÂÎÙÚfiÓÈ· ÂΤÌÔÓÙ·È ·fi ÙË ‰‡ÓÔ‰Ô 1

ÁÈ· οı ËÏÂÎÙÚfiÓÈÔ Ô˘ ÚÔÛ›ÙÂÈ ÛÙË ‰‡ÓÔ‰Ô 1

¢‡ÓÔ‰Ô˜

ÕÓÔ‰Ô˜, > 106

ËÏÂÎÙÚfiÓÈ· ÁÈ· οı ʈÙfiÓÈÔ

∫¿ıÔ‰Ô˜ ÂÎÔÌ‹˜ ʈÙÔÓ›ˆÓ

1

2

3

45

6

7

8

9

Εικόνα 20-12 ¢È¿ÁÚ·Ì̷ʈÙÔÔÏÏ·Ï·ÛÈ·ÛÙ‹ Ì ÂÓÓ¤· ‰˘Ófi‰Ô˘˜.∂Ó›Û¯˘ÛË ÙÔ˘ Û‹Ì·ÙÔ˜ Ú·ÁÌ·ÙÔÔÈÂ›Ù·È ÛÂοı ‰‡ÓÔ‰Ô, Ë ÔÔ›· Â›Ó·È ÂÚ›Ô˘ 90 V ÈÔıÂÙÈ΋ ·fi ÙËÓ ÚÔËÁÔ‡ÌÂÓË.

°È· ÌÈ· ·ӿÏË„Ë ÛÙ· Û¯ÂÙÈο Ì ÙÔ˘˜ËÌÈ·ÁˆÁÔ‡˜, ‚Ï. ∂ÓfiÙËÙ· 15-8.

¶˘Ú›ÙÈÔ Ù‡Ô˘ n

ºˆ˜

¶˘Ú›ÙÈÔ Ù‡Ô˘ p

¶ÚÔÛٷ٢ÙÈÎfi ÛÙÚÒÌ· ·fi SiO2

¶ÂÚÈÔ¯‹·ÔÁ‡ÌÓˆÛ˘

(·) (‚)

25 µm

Εικόνα 20-13 (·) ™¯ËÌ·ÙÈ΋ ÂÁοÚÛÈ· ¿Ô„Ë Û˘ÛÙÔȯ›·˜ ʈÙÔ‰Èfi‰ˆÓ. (‚) ºˆÙÔÁÚ·Ê›· Û˘ÛÙÔȯ›·˜ Ô˘ÂÚȤ¯ÂÈ 1024 ÛÙÔȯ›·Ø οı ¤Ó· ¤¯ÂÈ Ï¿ÙÔ˜ 25 µm Î·È ‡„Ô˜ 2,5 mm. ∆Ô ÎÂÓÙÚÈÎfi Ì·‡ÚÔ ·Ú·ÏÏËÏfiÁÚ·ÌÌÔÂ›Ó·È Ë ÊˆÙÔ¢·›ÛıËÙË ÂÈÊ¿ÓÂÈ·. ŸÏÔ ÙÔ Ï·Î›‰ÈÔ («ÙÛÈ») ¤¯ÂÈ Ì‹ÎÔ˜ 5 cm. [∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi Oriel

Corporation, Stratford, CT.]

Page 13: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

���, � ���� ��� � ����� ��� ���� !�� � ���� ��� ������ ����������. �������� ��� ������ ��������, ��� !�!�� ��� ����� ����������.

;��� ���� � ���������� ���� ���� �� ��� ���������, ��������� � �-� �� �� ������� ��� ���, �� � ������ ���� � ������ ���� ��� ������, ��-���������� � ����� ��� ������. ;�� ������ �� ���������� ���� � � ��� !�!� ���� ����� �� ����� ������ � ��� ����� ��� ��������. <�� ��� � -����� �� !������� ��������� ��� � �������� ��� �� ��� ������� ���� -������ �� ������� ��� ��� �������. � ��������� ���� ��� ���� ��� ��-� ������� ���� ��� ��� ����� ��� ������, �� � ������� �� � ��� �� ���-� ��� ��� ��� ���� ���������� ���.

� ��� ������������ ��������� ("����� 20-1), ���� ��� �� �� !���� ����� ��-����� ���� � ���� ����� ���. � ��� ��������������� ���������� ������� ("�-���� 20-14), � ��������� ��� �� ���� ������� �����������, !������ ���� �� !���-������ �������� �������� ��� �������� � � ����� ��� ����� ����-���-������,� ������ �!��� ��� ���!������ ��� ��� !��. ��� ������������ ��� �������������!��!�� ��� "������ 20-14, !�� ��� �� ! ��� ����� �� (� ��� �� ���� ��-�����). ��� ����� ��, �� ��� ����� ��� � ���� ������� �����, � ���� ����� ��� ��� ��� ������� ���� ������� ��� �� ��� ���� � ��� �������� ����!��!��.*�� !�!�� ������ � ����������� ����� �������, ��� ���� ��� �� ���� ������� � -��������� ����������. � !��������� ��������� &������� �� ��� ������� � ��&���� ����!�!�� ��� �� �� !������ �� ����� � �������������. #� �����

20-3 Ανιχνευτές 495

Πλαίσιο 20-2 Ο σηµαντικότερος φωτοαποδέκτης

' ����������� �!�� ������� ��� �� ����� ��� ������ -���� � ���� ������� �������, �� �������� �� ������ ���� ��, �� ��� ��� ������� � !� ����� � ��� � -���� ���� �������. #� ��� �� ���� � ��� ������� ��-�� � ����� ��� � � ������� ������ �� ���� ���� ��������� � ���� � ���������� ���� �������. #� ���!� ��-���� �� ����� ����� ��� ��� ���, ���� ! � ������ �� & -������� �� �������. #� ���� � ��������� � ������ ������ !���� �� !��������� ��� �������� ������.

+�� ������!� �� ��� 1000 ������� � ��� ���!� ���� � �� ���� ������� ��� R�� ����'� �10, ���� ����� ��������� 11-cis-� ������ (�� �� ������� A) ������! ! ���� ���� ��� R�� �'� �. ;��� ���������� ����� �� ��!�:��, ��� � ��� �� ������� � � ������� � -� �� ������ ���-trans-� ������. ��� ��� � ����, � ���-����� ��� � �� ����� ��� (���������"����) ��� ! � ��� ���� �� ����� ��� ��� ���, ��� ���� � � ������ ���� -

�� ��� ������ � ��� ����� 11-cis, ��� ������!� ��� � ��� ��� R��.

��� �����!� ���� � ��� ��� ��� 109 ������ Ua ��� ! �-� ��� �, �� �� ��� ���� ��� ���!�� ��� �� &�� ��������� ����. +�� !��!����� �� &������� �� ��� ���� ����� ��������� ATP ��� �&����� ���� ���� �����-���. +�� ���� !��!�����, ���� ��� ���� ��� � � �������GMP, !����� �������� ��� �� � ��� &�� ����� ������ ����� �������� �� ����� ��� �������. ;��� ���������� ������ � ��!�:�� ��������� ���, ��� � ��� �� ����!��� �������������� ��� ������� GMP ��� �� ���� �� ������� ��-�� ��� ���� �� �� � ��� �� �������. $�� ���� ����-��� ��� ��� �� � ��� ��� ���� ��� ������ ���� 3%, ����������� � � ��� ������ ��� ! �� ��� ��. �� ������ ���� ��� � ����� �� �� � �� ��� ��������-��������, ��� ���� �������� ��������� ���. � ��� ��������� ������ � ���� ���� �� �� � ��� �����!�, ����� �������!������ � ��� R�� � �� � ������ ��� � �������GMP ����� ��� ���� ������ ��� �����������.

3 � 107

Na

Na

¢›ÛÎÔÈ

ªÂÌ‚Ú¿ÓË Ï¿ÛÌ·ÙÔ˜

∂͈ÙÂÚÈÎfiÙÌ‹Ì·

∫˘ÙÙ·ÚfiÏ·ÛÌ·

Na+

¶˘Ú‹Ó·˜

∂ÛˆÙÂÚÈÎfiÙÌ‹Ì·

™‡Ó·„Ë

Na+

ƒ·‚‰›Ô

¢ÈÏfi˜ ‰ÂÛÌfi˜ cis

NH–Protein

ÃÚˆÌÔÊfiÚÔ

ƒÔ‰Ô„›ÓË

+

ºˆ˜

√„›ÓË+

O

√ÏÔ-trans-ÚÂÙÈÓ¿ÏË

∞ԯڈ̷ÙÈṲ̂ӷ ÚÔ˚fiÓÙ·

ŒÓ· Ê·ÛÌ·ÙÔʈÙfiÌÂÙÚÔ ÌÂ Û˘ÛÙÔȯ›·ÊˆÙÔ‰Èfi‰ˆÓ ·Ú·ÎÔÏÔ˘ı› fiÏ· Ù· Ì‹ÎË·̷ÙÔ˜ Ù·˘ÙÔ¯ÚfiÓˆ˜, ÂÈÙÚ¤ÔÓÙ·˜ ¤ÙÛÈÁÚ‹ÁÔÚË Û˘ÏÏÔÁ‹˜ ‰Â‰ÔÌ¤ÓˆÓ Î·È Î·Ï‡ÙÂÚÔÏfiÁÔ Û‹Ì·-ÚÔ˜-ıfiÚ˘‚Ô.

Page 14: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

���� "����� 21-26 (��� �� �� � ������) �� � ���� � ����� ��� �������������!��!��.

'� ������� � ����!��!�� ������� ����� �� ������� ��� �������� (�1 s) �’�,�� ��� ������ !�������, �� ��� ���� ��� �� � ��. #� ������ �������������!��!�� ! � ����� ������ �� ����, ���� ��� �� ���� �� �� �� ������ !��-�����, �� ��� ����� ��� ����� ��� �� ������ ��� �������� ����� ��� �� ��-���� ��� ��������. � !��������� ��������� ��� �0,1 nm ��� � ���� �� ����������� ������ ������� �� ������������ � �� ������ !������� ��� ����� �� �� � � � �� ������������ � �� ������ ��������� ����!��!�� (!��������� �����-���� �0,5–1,5 nm). � ������� ���������� ��� ������� �� ��� ������ !����-��� �’ �,�� ��� �������� ����!��!��, ��������� ��� ������ !������� ������� � ����� �� !������� ���� ��� �� � ����� � ����� � � �������� ��. � �-������ ���������� � ��� ������ ��������� ����!��!�� ! � ��&�� ��� ����������� � ����� ! ������ ��� ��������. ��� ������ !�������, ����� � ����� �� ��� ��� ������� �� ����� ���� �� �������.

Συσκευή σύζευξης φορτίου11

+�� ������� �����"� ������ (charge coupled device, CCD) ��� ���� ��� ��-������ ����� ����, � ���� ����� � � �� ����� �� ���� ��� �� ��� ������-���� � ��� !�!������� ��������. � ���� �� ���� "����� 20-15� ������ ��� ����� ��� !�!� p-������������ ������ � n-����������� ��������. � !��� ��-��� ��� � �������� ������ �� , ��� ��� ��� ���� � ��� ��� � ��� ��������� �� ����!�� Si. ;��� ���������� ��� �� ��� p-����������� �����,��� ���� ������������ ���� ��� ��� �� ������� ��� ��� ���� ������� ��� � �����. #� �� ������� ��� ��� ���� ����� ���� �� �� � ���� ���������� �� -����!��, ��� ��� ����� � ���. � �� � ������ � � ��� n-����������� ��-

SiO2

496 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

¶ÔÏ˘¯ÚˆÌ¿ÙÔÚ·˜ ÊÚ¿ÁÌ·ÙÔ˜

¢Â›ÁÌ·

¶ËÁ‹ÊˆÙfi˜

∂ÏÏÂÈÙÈÎfiοÙÔÙÚÔ

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜ Û˘ÛÙÔȯ›·˜ ʈÙÔ‰Èfi‰ˆÓ

∫¿ÙÔÙÚÔ

Εικόνα 20-14 ™¯ËÌ·ÙÈ΋ ·ÚÔ˘Û›·ÛËÊ·ÛÌ·ÙÔʈÙÔ̤ÙÚÔ˘ Û˘ÛÙÔȯ›·˜ÊˆÙÔ‰Èfi‰ˆÓ.

√È „ËÊȷΤ˜ οÌÂÚ˜ ¯ÚËÛÈÌÔÔÈÔ‡ÓÛ˘Û΢¤˜ Û‡˙¢Í˘ ÊÔÚÙ›Ô˘ ÁÈ· ÙËÓηٷÁÚ·Ê‹ Ù˘ ÂÈÎfiÓ·˜.

– – –

576ÛÂÈÚ¤˜

384 ÛًϘ

™ÂÈÚÈ·Îfi˜ ηٷ¯ˆÚËÙ‹˜

∂ÓÈÛ¯˘Ù‹˜

∫·Ù‡ı˘ÓÛË ÛÂÈÚȷ΋˜ ÌÂٷΛÓËÛ˘

∫·Ù‡ı˘ÓÛË ÌÂÙ·ÊÔÚ¿˜

ÂÈÎfiÓ·˜

(‚)

– +

+ 10 V

∏ÏÂÎÙÚfi‰ÈÔ Si

ºˆ˜ªÔÓˆÙ‹˜SiO2

∏ÏÂÎÙÚfiÓÈ· Ô˘ ·ÔıË·ÔÓÙ·È Î¿Ùˆ ·fi ÙÔ ıÂÙÈÎfi ËÏÂÎÙÚfi‰ÈÔ

p-ÓÙÔ·ÚÈṲ̂ÓÔ Si

ÀfiÛÙڈ̷ ·fi n-ÓÙÔ·ÚÈṲ̂ÓÔ Si

(·)

∏ÏÂÎÙÚfiÓÈÔÎ·È Ô‹ Ô˘‰ËÌÈÔ˘Ú-ÁÔ‡ÓÙ·È ·fi ÙÔ ÊˆÙfiÓÈÔ

Εικόνα 20-15 ™¯ËÌ·ÙÈ΋ ·Ó··Ú¿ÛÙ·ÛË ÌÈ·˜ Û˘Û΢‹˜ Û‡˙¢Í˘ ÊÔÚÙ›Ô˘. (·) ∂ÁοÚÛÈ· ¿Ô„Ë, Ô˘‰Â›¯ÓÂÈ ÙËÓ ·Ú·ÁˆÁ‹ ÙÔ˘ ÊÔÚÙ›Ô˘ Î·È ÙËÓ ·Ôı‹ÎÂ˘Û‹ ÙÔ˘ Û οı ÂÈÎÔÓÔÛÙÔȯ›Ô. (‚) ÕÔ„Ë ·fi ¿Óˆ,Ô˘ ‰Â›¯ÓÂÈ ÙË ‰È‰È¿ÛÙ·ÙË Ê‡ÛË Ù˘ Û˘ÛÙÔȯ›·˜. ∏ Ú·ÁÌ·ÙÈ΋ Û˘ÛÙÔȯ›· ¤¯ÂÈ Ì¤ÁÂıÔ˜ ÂÚ›Ô˘ fiÛÔ ¤Ó·ÁÚ·ÌÌ·ÙfiÛËÌÔ.

Page 15: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

������, ��� ���!� ��� � ��� �� �������. *�� �� ����!�� ��� �� ����� �- � �� ������� ��� ���� ������� �� � ���������� ��� � ������� ����� �.

� ���� �� ��� �&�� ������ ��� ��� !�!������� ��������, ��� ��� ������� "����� 20-15�. + �� ��� ���� ��� ��� �������� ������ ����������, ���� ������� �� ����� ����� �� � ��� ���� ��������� (����� � ������) ������ � ���� � ����������� ���� � ������ ���������� ���� ������ ��� ������ � -��������, �� :��!� ��� ����, ��� ��� ! &�� �����, ��� ��� �� ��� � ����-����� ��� ������. >������ � �� �� � ���, � ��� � ����� ��� ��� �� �-�� ��� �������� ���. � !��!����� ��� �� ��� ��� ���� �������� ��� � ������-��. � � ������ ��� ����� ������ ������ ��������� ��� �� ��� ���������� ����!�� ��� �� �� ������ �� � �� �� �������� ���� "����� 20-15�.� � ������ ������ �� �� ��� :��!� ���� �� �� ��� ��� ��!�����, � ��� �� ����� ��� �� ������� ��� ����������.

#� ������� ����� ����� ���� ������ ����� ���� =���� 20-2 ��� 17 ����-���/s. � �������� ��� ���� ��� ��� �&�� ������ ����� ��� �� ��� ��� � -���� ��� ���� ������� (�� ������� �� ��������� ��� ������ �������), ��������� �� ������ ������ �������� (� ����� ������ �� � �� �� �� �������)��� ��� ������ ������ �� �� �� ��� � ��� ��������� ��� ������. � "����� 20-16 ������ � �� ������� �� ������������ �� ��� !� � ������ � �� ���� ����-������������ ��� ��� ���� �� ��� �&�� ������. ' ����������������� -��� ��������, ���� � ���� �� ��� �&�� ������ ��� ����� ����� ��.

Ανιχνευτές υπερύθρου

'� ����� ���� ������ ��� � ���!��� ����������� ��������� ��� ��� � �� ���-� �� ���������� �������� � �� ������� �� ��� ���� ������� ���� �� ����� � �� ������� �� �� ���� ������� ��� ������ ��� ���� ������������. #�������� � ������ ! � ����� ��� ������� �� ���� �� ��� �� ������� ������� -!��� ������. <�� ��� ���� ����, �� ����� ���� �������� ����������� �������-�������� ����� !��� ���� ���.

#�� ����$� ��� ��� ��� ���� �� � !�� !����� ����� �� �������� ���-����. #� �� ������� ���� ���� ����� ����� ������ �� � �� �� ���� �� �� � �� ���� ���� �����, ��� ���� ����� �� ��� ��� ���� ����, ��� ���� � !����-�� !�������� �� ������� ��� �� ����� � ��� ������� ��� ����. #� !������� ���� &������� �� �� � ��������, ���� � �:���� � � � ������� � �� �� -

105

20-3 Ανιχνευτές 497

∏ÏÂÎÙÚfiÓÈ· ·fi ÁÂÈÙÔÓÈο ÂÈÎÔÓÔÛÙÔȯ›·ÌÔÚÔ‡Ó Ó· Û˘Ó‰˘¿˙ÔÓÙ·È ÁÈ· Ó·‰ËÌÈÔ˘ÚÁ‹ÛÔ˘Ó ¤Ó· ÌÂÁ¿ÏÔ ÛÙÔÈ¯Â›Ô ÂÈÎfiÓ·˜.∏ ‰È·‰Èηۛ· ·˘Ù‹ ÔÓÔÌ¿˙ÂÙ·È «ÔÌ·‰ÔÔ›ËÛË»(binning), Î·È ·˘Í¿ÓÂÈ ÙËÓ Â˘·ÈÛıËÛ›· ÙˆÓÛ˘Û΢ÒÓ Û‡˙¢Í˘ ÊÔÚÙ›Ô˘ ÂȘ ‚¿ÚÔ˜ Ù˘‰È·ÎÚÈÙÈ΋˜ ÈηÓfiÙËÙ·˜.

Πίνακας 20-2 Ελάχιστο ανιχνεύσιµο σήµα (φωτόνια/s/στοιχείο ανιχνευτή) ανιχνευτών υπεριώδους/ορατού

%�������� ��������� &����������������� %������ �����"� ������'���� �����$� ���� ����(s) *������� +���� *������� +���� *������� +����

1 6000 3300 30 122 31 1710 671 363 6,3 26 3,1 1,7

100 112 62 1,8 7,3 0,3 0,2

$%&%: R. B. Bilhorn, J. V. Sweedler, P. M. Epperson, and M. B. Denton, “Charge Transfer Device Detectors for Analytical Optical Spectroscopy,” Appl. Spectros. 1987, 41,1114.

™‹Ì·

ºˆÙÔÔÏÏ·Ï·ÛÈ·ÛÙ‹˜

™˘Û΢‹ Û‡˙¢Í˘ ÊÔÚÙ›Ô˘

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm –1)

1000 1050

Εικόνα 20-16 ™‡ÁÎÚÈÛË Ê·ÛÌ¿ÙˆÓ Ô˘ ¤¯Ô˘Ó ηٷÁÚ·Ê› Û 5 min Ì ¤Ó·Ó ʈÙÔÔÏÏ·Ï·ÛÈ·ÛÙ‹ Î·È ÌÈ·Û˘Û΢‹ Û‡˙¢Í˘ ÊÔÚÙ›Ô˘. [∞fi P. M. Epperson, J. V. Sweedler, R. B. Bilhorn, G. R. Sims, & M. B. Denton, “Applications

of Charge Transfer Devices in Spectroscopy,” Anal. Chem. 1988, 60, 327A.]

Page 16: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

������� ���������� ���� �������� �:���� ���� ���. "�� ��� � ���� ���� ��-� ����� ��� �� ������� ��� ����������, � � �������� ���, ��� ��� �� !���-���� ���, �� ��� ������� ���� ����������. +�� ����������� �������� ������ ��&�� ��� 6 V ��� W ��������� ��� �����������.

$�� ��������������� �����, ��� .�. � ! �� ������� � ���� ���������, ���-�� � ������ �� ������ �����, ���� ������������ ��� ����� ��� ���� ���-������. #� ��� ����� ��� ��������� ��� ���������� � ���� ��� �� ���� ������-��. � ����� &������� �� �� � ��������. � � ������ ��� � �� � �������������� ��� ������������� ��� ��� �. ;��� � ���������� ������� ������� ����-������, � ����������� ���� � ����� ��� ��� � � ��������. � � ������ ���!�������� ��� � ��� ������� ��� ����� ���. � ! �� ������� � ���� �������-�� ��� � ������ ����� ��� � ������������ ��� � ������������� Fourier, ����� ����������� ������� ��� � ������ ����.

$��� ����$�$� � ��������� ��� � ��� �� ���� �������� ��� ���� � ���-�������� ��&�� ��� ���� ������� ���������� !� � � � �� ������� �� �� ���� ���-���� ��� ���� ������������. $��� ��������8�� ��������� ���� � ���� pn, ���� ��� ���� ���� � �� ������ !�. � ��������� �������� ��������������� � �� ������� ��� ���, �� �������� ���� ���� � � � ���� ��� ���� ��� ������������ �� !������ !�������� ��� ���� ���. #� � ����!�� �!�������� ��!���

��� ��� ����� ����� ��� ��� ���� � �������� � !��-��� ���� ���� ������� &������� �� ��� ����� ��� ����� ���� � ���, x. '� ����-������ � ��� �� ���������\��� ���� ��� ������ �� :������� ����� 77 K (� ���-����� ����� ������), ��� � � ������ ��� � �� ������� ������� � �������� ��������������� �� ��&� � ������.

20-4 Οπτικοί αισθητήρες#� ������� ��� ���� ������� ���������� ���������� � ��� ������ � �. <�� �� �-� � ��������� � � ������� ��� �� � �� �������� ����� ������� ��� �� !��-����� ��� �����.

∆ιάθλαση

� �������� ��� ����� � ��� ����� � ������ �������� n ��� c/n, ��� c ��� ��������� ��� ����� ��� � ��, !���!� ��� � ��. ' ! ���� !�������� � ����-��� ������� ����� ��� ����� ������� ��� ������� D ��� ������( ). � ��������� ��� �����, , ���� ��� ����� ! � � ������ ��� � ����� � � �� �� �� � ��� � ��. " �!� � �������� ��� �����, c/n, ���� ��� ���-�� � ��� ��� � ����� � � �� ��� � ��, �� ����� ������� � ��� ��� ���,��� .

;��� �� ��� ���������, � ���� ��������� ��� �� � �� ���� ��������("����� 20-17). ;��� �� ��� ��� �� �� ��� ����� ��� ����, � ��� ������ !��!�-��� ��� � ������ ��� ($������ "����� 20). >��� � � ������ ������ ��� ������-�� ��� ������ ��� �� ��� �� � ��� Snell:

*���� ��� Snell: (20-7)

��� ��� ��� �� ! �� � !�������� ��� !�� ������, ��� ��� ��� �� ��-� � �� �������� ���� "����� 20-17.

ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑ ∆ιάθλαση του φωτός από το νερό

#� ����� ��� ��� �� ��� ���� (����� 1) ��� � �� (����� 2) �� ���� ( ����"����� 20-17). #� ���� ������� � �� ��� ���� �� !��� ��� ��� �� �� � ��;

ΛΥΣΗ ' ! ���� !�������� ���� ���� ��� ��� 1, ��� ��� � �� ��� 1,33.>� ��� ���� ��� Snell ����� :

=��� ��� � �� � ����� �������� ��� ��� �� ���� ���� �� (!���!�);

+�� ��� �� ����� ! � !��������.

(1,00)(sin 0°) � (1,33)(sin �2) 1 �2 � 0°

�1 � 0°�2

(1,00)(sin 45°) � (1,33)(sin �2) 1 �2 � 32°

�2

�145°

�2�1n2n1

n1 sin �1 � n2 sin �2

�� � c/n

�� � 589,3 nm20°C

n � 1

(Hg1�xCdxTe, 0 6 x 6 1)

498 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

™Â ¤Ó· ÛȉËÚÔËÏÂÎÙÚÈÎfi ˘ÏÈÎfi ÔÈ ‰ÈÔÏÈΤ˜ÚÔ¤˜ ÙˆÓ ÌÔÚ›ˆÓ ·Ú·Ì¤ÓÔ˘Ó¢ı˘ÁÚ·ÌÌÈṲ̂Ó˜, ·Ô˘Û›· Â͈ÙÂÚÈÎԇ‰›Ô˘. ∞˘Ù‹ Ë Â˘ı˘ÁÚ¿ÌÌÈÛË ÚÔÛ‰›‰ÂÈ ÛÙÔ˘ÏÈÎfi ÌÈ· ÌfiÓÈÌË ËÏÂÎÙÚÈ΋ fiψÛË.

∏ ˘¤Ú˘ıÚË ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›· ÚÔˆı› Ù·ËÏÂÎÙÚfiÓÈ· ÙÔ˘ ˘ÚÈÙ›Ô˘ ·fi ÙË ˙ÒÓËÛı¤ÓÔ˘˜ ÛÙË ˙ÒÓË ·ÁˆÁÈÌfiÙËÙ·˜. √ÈËÌÈ·ÁˆÁÔ› Ô˘ ¯ÚËÛÈÌÔÔÈÔ‡ÓÙ·È ˆ˜·ÓȯÓÂ˘Ù¤˜ ˘ÂÚ‡ıÚÔ˘ ¤¯Ô˘Ó ÌÈÎÚfiÙÂÚoÂÓÂÚÁÂÈ·Îfi ¯¿ÛÌ· ·’ fi,ÙÈ ÙÔ ˘Ú›ÙÈÔ.

∑ÒÓË·ÁˆÁÈÌfiÙËÙ·˜

∑ÒÓË·ÁˆÁÈÌfiÙËÙ·˜

∑ÒÓËÛı¤ÓÔ˘˜

∑ÒÓËÛı¤ÓÔ˘˜

∂Ó¤ÚÁÂÈ·˘ÂÚ‡ıÚÔ˘ÊˆÙÔÓ›Ô˘

∂ÓÂÚÁÂÈ·Îfi¯¿ÛÌ·

¶˘Ú›ÙÈÔ Hg1�xCdxTe

¢Â›ÎÙ˘ ‰È¿ıÏ·Û˘ Ù˘ ÁÚ·ÌÌ‹˜ D ÙÔ˘Ó·ÙÚ›Ô˘ :

ÎÂÓfi 1·¤Ú·˜ (0Ô, 1 bar) 1,00029ÓÂÚfi 1,33ÙËÁ̤ÓË ˘ÚÈÙ›· 1,46‚ÂÓ˙fiÏÈÔ 1,50‚ÚÒÌÈÔ 1,66ÈÒ‰ÈÔ 3,34

Page 17: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

Οπτικές ίνες

'� ������ ��� � �������� ��� ���� ������ ��������� � �������. '� ������ � �������������� �� �� ������ ����!�� ���� ��� ������� �, !���� ! � �� ��������� �� ������ ������, � �������� ! !����� � � ����� �� �������� ��� ��� � ���� �� & ��������� ������ �� ������. '� ������ � � ������ �� � ����-���� ����� ���� �� �� ��� ���� ��� ������� ����!������� � ��� &�� ���������������� ���, ��� ��� ������������ ������������ !� �������.

+�� ������ ����� �� �� � � ���� ! ��� !�������� ��� !������� ��� ��-�� �� ������ ��� �� ��� ��� !������ ������ � ������ �� ! ��� !��-������ ("����� 20-18�). � ������ ���� ������ ��� �� ��� ������ ������������ �������. #��� �� ��� ���� ��� ��� �� ������� ������ �� ���������� ���� � ���� ���.

>� �������� ��� ��� ���� � ��� ��������� ��� ��� ����� ���� ���, ����"����� 20-18�, � ���� �������� . +���� ��� ������ ��������� ��� ��� ��-�� ��� ���, �� ��� ���� ����� ��� ��� �� �� !�� ��� � ��� ��� ������,� ���� !�������� ($������ "����� 21). "�� � ! ���� !�������� ��� ��� ��-��� ��� ��� � ! ���� ��� ������� ��� , ������� � ��� ���� ��� Snell("&���� 20-7)

(20-8)

"�� ��� � ����� �� �� 1, ��� ! � ��� � ��� ���� ������, !��-�� �� ! � ��� �� ��� � ����� �� �� 1. � ��� ������ �����, � ���� ����� �� �� ��� ������� � �� ��� ����� ��� ���� ��������. �� ,������� � ����� ��� � ��� �i ���� ������ ���������� ��� �� �� � ������� ��� �� ���-������ ��� ��������� ��� ���� ���� ��������� ��� ��������. ;� � �� ���� � �� �-��������� �� �� ��� ���� ��� ��� ���� � ���� ������� ���� ��!����, &����-���� �� �� ���� ���� ��� ��� � ������ � ��� � �.

Οπτόδια

+ ��� ��������� ���� ������ �������� ���� ��� ��� ���� ���� ������ ��������� �� ������ ������ ���� ����� ���������. $��� ������ ���������������� ��� ������ ��� �������, �� ��� ��& �� «�����» ��� «�� ����!��». $������ !���� ���!�� ��� �� ���������� � !����� ������ ������ �, ��� ��� ��� ��!� ��� �������, �� ����& !�� ��� ������ ��� ������� ��� �� ��������� �� ���� ���� ���� � ��.12

#� ���� ��� ���!�� ��� ���� $������ "����� 22 ��� ��������� � ���������� ��� Ru(II) �� ���� ��� ���� � ������ ���� ����. � ������ �� ���Ru(II) ������ ��� (� ��� ���) ������ , ��� ������ ��� ��� ���� "������19-6. #� ���!�� ����� ��� � ! ��� ����� ����� ��� ��������� �� ������ ���� ��� ����������. ' ������ ���� ��� ! �� � �� �����-������ ��� ��� ! ���. #� ���� ���� ���� ��� 10 amol . + ��� ���������� ������ �& �!��� ��� �������� ("&���� 17-10), �� ���!�� � ����� ��� � ��-������� �������� � ���� ���� ���� 1 fmol ��������.13 #� ���!�� ��� �� �����-�� ��� ��������� ������� ��� �&������ (=����� 16-1) ��������� ������� ��-���� �������������� � � ������, ��� ��� ���������� , ��� Ru(II) ��� ����� ������ �� ��������� ��� ��� �� ������� ��� .14

#� ��� ����� ��� ���������� ���� "����� 20-19 ! �� � �� ���� ���� !�����!�������� 0,5 mm, �� ��� � ��� �� ������ � � �� �� � ����� ���� !������� � HF ��� ��� ������� ������� !�������. #� ������� ��� ���� !��-�� ��� �������� �� �� ��� ������, ��������� ��� ����� ��������� ��� ������� ���. +�� ������� ����� �� ���� � ����������!�� ��� , �������-���� � ���� ���� ��������� DNA &���� ��� ��� ���� ��� ���, ��������� ��

3 �m

�6000

O2

O2

O2O2

100 fL (100 � 10�15 L)O2

O2

n1/n2 7 1�isin �r

sin �i(n1/n2)

n1 sin �i � n2 sin �r 1 sin �r �n1

n2 sin �i

n2n1

�r

�i

20-4 Οπτικοί αισθητήρες 499

∞Ó·ÎÏÒÌÂÓË·ÎÙ›Ó·

¶ÚÔÛ›ÙÔ˘Û· ·ÎÙ›Ó·

¢È·ıÏÒÌÂÓË·ÎÙ›Ó·

θ1

θ2

θ1

¢Â›ÎÙ˘‰È¿ıÏ·Û˘ = n2

¢Â›ÎÙ˘‰È¿ıÏ·Û˘ = n1

Εικόνα 20-17 ™¯ËÌ·ÙÈ΋ ·Ó··Ú¿ÛÙ·ÛËÙÔ˘ ÓfiÌÔ˘ ÙÔ˘ Snell: n1 sin �1 � n2 sin �2.ŸÙ·Ó ʈ˜ ÂÚÓ¿ ·fi ÙÔÓ ·¤Ú· Û οÔÈÔ˘ÏÈÎfi, fiÛÔ ÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚÔ˜ Ô ‰Â›ÎÙ˘ ‰È¿ıÏ·Û˘ÙÔ˘ ˘ÏÈÎÔ‡ ÙfiÛÔ ÌÈÎÚfiÙÂÚË Â›Ó·È Ë .�2

∂›ÛÙÚˆÛË

∂ÛˆÙÂÚÈÎfi

∫¿Ï˘ÌÌ·

(·) (‚)

∂›ÛÙÚˆÛË (n2)

n1∂ÛˆÙÂÚÈÎfii

r∫ÒÓÔ˜·Ô‰Ô¯‹˜

θ

θ Εικόνα 20-18 (·) ª¤ÚË ÔÙÈ΋˜ ›Ó·˜ ηÈ(‚) ·Ú¯‹ ÏÂÈÙÔ˘ÚÁ›·˜ Ù˘. ŸÔÈ· ·ÎÙ›Ó· ʈÙfi˜ÂÈÛ¤ÏıÂÈ ÛÙÔÓ ÎÒÓÔ ·Ô‰Ô¯‹˜ ı· ·Ó·ÎÏ·ÛÙ›ϋڈ˜ ·fi Ù· ÙÔȯÒÌ·Ù· Ù˘ ›Ó·˜.

ºˆ˜ Ô˘ ÌÂÙ·‰›‰ÂÙ·È ·fi ÌÈ· ÂÚÈÔ¯‹ ÌÂÌÂÁ¿ÏÔ ‰Â›ÎÙË ‰È¿ıÏ·Û˘ (n1) Û ÌÈ· ÂÚÈÔ¯‹Ì ÌÈÎÚfi ‰Â›ÎÙË ‰È¿ıÏ·Û˘ (n2) ·Ó·ÎÏ¿Ù·ÈÏ‹Úˆ˜ ·Ó Ë ÁˆÓ›· ÚfiÛÙˆÛ˘ ›ӷÈÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚË ·fi ÙËÓ ÎÚ›ÛÈÌË ÁˆÓ›·, Ë ÔÔ›·‰›ÓÂÙ·È ·fi ÙË Û¯¤ÛË .sin �ÎÚ›ÛÈÌË � n2/n1

∂ÚÒÙËÛË ¶fiÛ· ÌfiÚÈ· ˘¿Ú¯Ô˘Ó Û 10 amol;

Page 18: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

����������!�� � ����� �� ��� �������� �. ;�� ����������!�� ! � �������������� �������� �, & �������� ��� �������������. #� ���� ���� DNA ��� ��-����������� ��� ��� ������� DNA-������, .�. ��� �� ��� ��� ����� �������!�� �� �� �� ��� � ��� ����� �� ������� ����.

� �� � �� ����������!�� ��� ��� � ������ ��������� � ��������� ����DNA. � "����� 20-19 ! �� � ��� 10 �� ��� 6000 �������� � ��� �������� �, ���-�� �� !���� � ��� ����� ������� ����������!�� �� ��� ! �� ���� �� ������DNA-�����. � ��������� ��� ���������� �� �������� ������ � �!��� ��� -�� ��� �� �������� ����� ��� ������������ ���� ��� !����� ��� ����. #� DNA-������ ��! �� � ��� �� �� !����� DNA � ������ �� ���� ������ � ������ �.� !���� ��� ���� ��� ��� ������ � �� ������� ��������� DNA ��� �������� -��� ��� ��� �����. "�� �� ������� �� � ��� ���������-�����, �� ���� ������ ��������� � �� �������� ������ ��. � ������ ��� ������ ��� ��� � ����� ��������������� ��� DNA-������. @����� ����� �������� � ��� �� ������� !��-��� ����� ���� ����� ����! � DNA ��� ��� ���� ��� !����� ����� ������ �����-������. #� ���� ���� ���� ��� 600 ����� DNA. +�� �������� ����� ��� � ��!�-����� ��� � ���� �� � � �� �� ������ � �������� �������� �� �� ��� �� ��-�� ��� ���� � !����� ���� ���������.15

Εξασθενηµένη ολική ανάκλαση

� "����� 20-18 �������� � ��� ����� ��� ���� �������� ������ ����� � ������������ ����� ��&�! � � ���� �� ��� ����� ��. � !�� ��� ������ �����-� ��� � ��� !� ������ ������ ��� ���� � ! ���� !��������, , ��� � -����� ��� �� ��� ! ��� !�������� ��� �����������, . +�� !� ���� ������ ��� ��������� ��� �� ��� ������ ��� �� ���$�$�. + ��� ������������� ������ �������� ���� ��� ��� � ���� ���������� ��� �� ������ �-��� ���� ������� ����������.16

;��� � ����� ����� ���� "����� 20-18 ���� � ��� ���������, �� ��� ���-�� �������� ��� ����� � ��� � ����� �� �� ��� ������ ����, �� !� ����� �� ����� . >� ��� �� ��� ��������� �����, �� �� ������ -!� ��� !�� ��� ��� ������ � ����� �����. � "����� 20-20 ! �� � ��� ���� �������� �� �� ������ !� ��� � � ��� � ��� ���� �� ���������, �� !� � �-�� ��� �� ���� ���� ���� ������. #� ����� ��� ����� �� !�� ��� �� �������-�� ���� ������ ��� � ��� ����������� ������ ��� ������ ��� � ����.

#� �� ������ !�, E, ��� ���� ��� ��� ������� ��� "������ 20-20 !� ����� �� �����

sin �ÎÚ›ÛÈÌË � n2/n1

�i

n2

n1

500 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

ºıÔÚÈÛÌÔÌÂÙÚÈοÛËÌ·Ṳ̂ÓÔ DNA-ÛÙfi¯Ô˜

ªÈÎÚÔÛÊ·ÈÚ›‰ÈÔ Ì ÌÈÎÚ¤˜·Ï˘Û›‰Â˜ ÌÔÓfiÎψÓÔ˘Û˘ÓıÂÙÈÎÔ‡ DNA

À‚ÚȉÈÛÌfi˜ ÌÂٷ͇ ÙÔ˘Û˘ÌÏËڈ̷ÙÈÎÔ‡ DNA-ÛÙfi¯Ô˘Î·È ÙÔ˘ DNA ÛÙ· ÌÈÎÚÔÛÊ·ÈÚ›‰È·

Εικόνα 20-19 ∞ÈÛıËÙ‹Ú·˜ ÔÙÈ΋˜ ›Ó·˜ÁÈ· ÙËÓ ·Ó›¯Ó¢ÛË Û˘ÁÎÂÎÚÈ̤ӈӷÏÏËÏÔ˘¯ÈÒÓ DNA. ∆Ô ¿Óˆ ÌÈÛfi ‰Â›¯ÓÂÈ΢ÎÏÈΤ˜ ÎÔÈÏfiÙËÙ˜ ÛÙÔ ¿ÎÚÔ Ù˘ ‰¤ÛÌ˘ ÙˆÓÈÓÒÓ. ∏ ÂÈÎfiÓ· ÊıÔÚÈÛÌÔ‡ ÛÙÔ Î¿Ùˆ ÌÈÛfi·ÔηχÙÂÈ ÙȘ ÎÔÈÏfiÙËÙ˜ fiÔ˘ ¤¯ÂÈÚÔÛ‰Âı› ÙÔ ÊıÔÚ›˙ÔÓ DNA-ÛÙfi¯Ô˜. [∞fi J. R.

Epstein, M. Lee, & D. R. Walt, “High-Density Fiber-

Optic Genosensor Microsphere Array Capable of

Zeptomole Detection Limits,” Anal. Chem. 2002, 74,

1836. ∏ ʈÙÔÁÚ·Ê›· Â›Ó·È Â˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË

·fiD. R. Walt, Tufts University.]

∞ÔÛ‚ÂÓfiÌÂÓÔ ÛËÌ·›ÓÂÈ fiÙÈ «ÂÍ·Ê·Ó›˙ÂÙ·È» ‹«·ÔÌÂÈÒÓÂÙ·È». ∆Ô Êˆ˜ «‰È·Ê‡ÁÂÈ» ·fi ÙÔÓÎ˘Ì·Ù·ÁˆÁfi, ·ÏÏ¿ «ÂÍ·Ê·Ó›˙ÂÙ·È» Û ÌÈÎÚ‹·fiÛÙ·ÛË.

∏ÏÂ

ÎÙÚ

ÈÎfi

‰›

Ô

∫˘Ì·Ù·ÁˆÁfi˜

√ÏÈ΋ ·Ó¿ÎÏ·ÛË Û ·˘Ù‹ ÙË ‰ÈÂÈÊ¿ÓÂÈ·

∂›ÛÙÚˆÛË

∂ÎıÂÙÈ΋ Ì›ˆÛË∏ÌÈÙÔÓÔÂȉ‹˜ Ù·Ï¿ÓÙˆÛËÙÔ˘ ËÏÂÎÙÚÈÎÔ‡ ‰›Ô˘

dp

( )E01 e

E0

Εικόνα 20-20 ™˘ÌÂÚÈÊÔÚ¿ËÏÂÎÙÚÔÌ·ÁÓËÙÈÎÔ‡ ·̷ÙÔ˜ fiÙ·Ó ÚÔÛ›ÙÂÈÛ ÂÈÊ¿ÓÂÈ· ·fi ÙËÓ ÔÔ›· ·Ó·ÎÏ¿Ù·ÈÏ‹Úˆ˜. ∆Ô Â‰›Ô ‰È·ÂÚÓ¿ ÙËÓ ·Ó·ÎÏ·ÛÙÈ΋‰ÈÂÈÊ¿ÓÂÈ· Î·È ÌÂÈÒÓÂÙ·È ÂÎıÂÙÈο.

Page 19: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

(20-9)

��� ��� � ������ ��� !�� ��� !� ���� �� ���������, x ��� � �����-�� ���� ���� ������ ��� ��� �� ����� ������� ��� ����� ��� � ��. #� ��-��� ����������, , ��� � ������� ���� ���� ��� �� ���� ��� �� !� � �-�� ��� ��� 1/e ��� ������� ��� ����� ��� !� ���� ��. $��� ����������� �

��� �� � ������ ���� . "�� ��� � ����� ������� 590 nm�� � ���� �������� , ��� �� ����� !� �!���� ��� 140 nm. >��� �� ����� ��� ��� �� � ���� ��� ���� � ��� ��� �� ����� �!��� � � ����� �����-! � � ����� �����, ��� .�. � ��� R� � ��� ���� �� !������ �� ��� �����&�� ��� 10 nm.

� "����� 20-21� ! �� � ���� ��������� ��������� ���� �"������ ��� ������������� ����� �� !���� ��� �� ���������� ����������. ;��� �� ��� ������� �� ��� ����������, ��������� ����� ��� �� ��� !�� ���� � �. ���� �-�� ���� �� ���� � �� � �� ������ ���� ��������������������� � ������� � ����� ! ��� !��������, � ��� ���� � PAN, �� ! ��� � � ����� � ������.;��� �� ��� ������� !������ �� ���� � ��� � ��� �� �� � ������,���� ��� ��� � ������ . � "����� 20-21� ! �� � ��� � ������������ ��&�� ��� ��� ���� � � ������ ��� �� � ��� �� 0,5 mM.

Επιφανειακός συντονισµός πλάσµατος17

#� �� ������� ������������ ��� � ������ ��� � �� �� �� ��������� ���� ���������� �� ������� ���� ������� �� ������� !��. ����� ����� ���� ������-���, �� ������ ��� ��� ����� ����� ������, ��� ��� �� ������������� ���� ����� !��!! ��� ��� !� ���� �� � ��&� ��� � ������ ��� ��� ������������ ( ����� ������� ������). #� �� ������������� !� � ��� ��� �� ���� ��� ���� !�� ���� � �, ���� ���� ����� ��� ��� !��� ������ ���� ��.

� "����� 20-22� �������� � �� ������ ����� � ���� �������� ����������� ��-������ �� ���� ���. +������������ ��� ��� ���� �� �� ������ !� ��� ������ !� ��� � �!�� ��� ���� ��� ��� ����, �� � ���� �:� ��� ��� �������-�� � � �� ������ ������. � ���� ���� �� ��� ������ ��� �������-�� � ��� ������ ������ � ��� ! �� � � �� ����� ������ ���-����. � ������ ��� � ��������, , �� ������ �� ��� (��� ���) ��������� ���

(�2–20 nm)(�50 nm)

Cu2 Cu(PAN)

Cu(PAN)

Cu2

70°58,5°n2 � 1,45n1 � 1,70

dp

�E0

E � E0e�x/dp adp ��/n1

2�2sin2�i � (n2/n1)2b

20-4 Οπτικοί αισθητήρες 501

(·) (‚)

∞ӷχÙ˘Cu2+

∫·ÙÈÔÓÙÔ·ÓÙ·ÏÏ·ÎÙÈÎfi˘Ì¤ÓÈÔ Ô˘ ÂÚȤ¯ÂÈ ÙÔÓ ˘ÔηٷÛÙ¿ÙË PAN

∏ ¤ÓÙ·ÛË ÙÔ˘ ʈÙfi˜ÌÂÈÒÓÂÙ·È Î¿ı ÊÔÚ¿ Ô˘ ·Ó·ÎÏ¿Ù·È ·fi ÙËÓ ÈÔÓÙÔ·ÓÙ·ÏÏ·ÎÙÈ΋ ÛÙÈ‚¿‰·

∂ÈÛÂÚ¯fiÌÂÓÔʈ˜ 550 nm

∫˘Ì·Ù·ÁˆÁfi˜(‰Â›ÎÙ˘‰È¿ıÏ·Û˘ n1)

ÀÁÚfi ‰Â›ÁÌ·

¶Ú›ÛÌ·Û‡˙¢Í˘

00,0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0,1

0,2

0,3

0,4

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë Û

Ù· 5

50 n

m

[Cu2+(aq)]

Εικόνα 20-21 ∞ÈÛıËÙ‹Ú·˜ Cu2+

ÂÍ·ÛıÂÓË̤Ó˘ ÔÏÈ΋˜ ·Ó¿ÎÏ·Û˘. ∆Ô Êˆ˜Ô˘ ‰È¤Ú¯ÂÙ·È ·fi ÙÔÓ Î˘Ì·Ù·ÁˆÁfi ÂÍ·ÛıÂÓ›ÛÙËÓ Î·ÙÈÔÓÙÔ·ÓÙ·ÏÏ·ÎÙÈ΋ ÛÙÈ‚¿‰· ·ÚÔ˘Û›·Cu2+. [¢Â‰Ô̤ӷ ·fi T. Shtoyko, I. Zudans, C. J.

Seliskar, W. R. Heineman, & J. N. Richardson, “An

Attenuated Total Reflectance Sensor for Copper,” J.

Chem. Ed. 2004, 81, 1617.]

1-(2-¶˘ÚȉÈÏÔ·˙Ô)-2-Ó·ÊıfiÏË(PAN)

N N

OHN

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜ı¤Û˘

¶Ôψ̤ÓÔÌÔÓԯڈ̷ÙÈÎfiʈ˜

Au (¿¯Ô˘˜ ~50 nm)

ÃËÌÈÎ¿Â˘·›ÛıËÙË Â›ÛÙÚˆÛË

(·)

¶Ú›ÛÌ·

ÀÁÚfi ‰Â›ÁÌ·

θ θ

∂›ÛÔ‰Ô˜ ŒÍÔ‰Ô˜

Εικόνα 20-22 (·) µ·ÛÈο ̤ÚË ÁÈ· ÌÂÙÚ‹ÛÂȘ ÂÈÊ·ÓÂÈ·ÎÔ‡ Û˘ÓÙÔÓÈÛÌÔ‡ Ï¿ÛÌ·ÙÔ˜.(‚) ∞Ó·ÎÏ·ÛÙÈÎfiÙËÙ· ˆ˜ ÚÔ˜ ÙË ÁˆÓ›·, . [¶ÚÔÛ·ÚÌÔṲ̂ÓÔ ·fi J. M. Brockman, B. P, Nelson, & R. M. Corn, “Surface

Plasmon Resonance Imaging Measurements of Ultrathin Organic Films,” Ann. Rev. Phys. Chem. 2000, 51, 41.]

¶ÔÛ

ÔÛÙfi

·Ó·

ÎÏ·Û

ÙÈÎfi

ÙËÙ·

˜

100

80

60

40

20

051 52 53

Au ÛÙÔÚ›ÛÌ·

Au ηÈÔÏ˘ÌÂÚ¤˜ÛÙÔ Ú›ÛÌ·

54

°ˆÓ›· ÚfiÛÙˆÛ˘

55 56 5750 58

(‚)

Page 20: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

��� �����. ;��� � ��&�� ��� ��� ������ � ��� ������ ���� ��� ����� ��� ������������, � ��������������� ��� �!����� 100%. *���� � ��&�� ��� ����� ���-��� ��, !������� ��� ��� ���� ���� ����� (����� �� ����� �� �������) ����� ������� ���� �� �� �� ������ ���. " �!� ��� ����� ��� ���� ������������ �� ��� ���� �� ��� ������, � ��������������� � ��� ��� �� �� 100%.J��� � ��� ����� ���� ������ ���� �� � �� ����� ��� ������������ � �� ��-���� ���, !������������ ���� ��� ������ ���� ���� ������ ��� "������ 20-22�. *���� � ��&�� ��� ��� �� ��� ������ � �����������, ���������� ����� �� ���� �� ��� � ��������������� � ����� �.

� ���� ���� ��� � ��������������� ��������� ���, &������� �� ����! �� � !�������� ���� ��� ���� ��� ���� "����� 20-22�. ;��� � �������� ! �-� � ��� ��� ������ ������� ���� ��, � ! ���� !�������� ����� � ���, ������ � ���� �������� ����������������. @������ ������ �� ����������� ��� ����� ��� � ���� �� � ������� ������� ��� ���� ���� ����� ������������������� � ���� �� �� ��� �.

���� ����� ��� �������������, � ������ ������� ���� �� ��� �� -���� � ��� ������� � ��� ��������, DNA � RNA, ��� ��� R��, � ���� �!�������-����� � ���� ����� �!�� �� ����� � ������ �������. $�� ���! ���� ���� -����� �������� ���� ��� ��� ��� ������� ������� � �������� (=����� 26-2)�� ��� ���� � ����������!�� �� ������ ��� ����!� ("����� 26-12) ��� ������-���� � ���������������� �&���. ;��� ����� ��� �� ���� ��� ������ ����������� ������� !������ ��!�� ���������!��-�! ���� ( ), !������������� �����-��� � ���� ���� �� � ������� ���! � ���!�� ��� ��������� �&��� ��������� ��-�� ����� � ��� �� !���������� ! ����� �!������� � �� NAD+. #� ��� �� ��������� �� �� ���� ��� � �� �� & ����� � NH3, ��������� ���! � � �������� � �� �� � ! �� ���� �� ����� , ��� ��� ��� �������.NAD

NAD

NAD

10�5�10�4

��

502 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

NH2

O

∞ÎÚ˘Ï·Ì›‰ÈÔ

NH

O B OHHO

3-∞ÎÚ˘Ï·ÌȉÔÊ·ÈÓ˘ÏÔ‚ÔÚÔÓÈÎfi Ô͇

NH

O

NH

O

N,N�-ªÂı˘ÏÂÓÔ‰ÈÛ·ÎÚ˘Ï·Ì›‰ÈÔ

O

H

O

H

OBH

N+

NH2OC

N

HH

HHO

NH C

O

O P

O

O

HO

O P

O

N

O

C N

H

H

OH

OC N

H

H

OO

H

H

H

OH

H

OHH

N

N

N

N

H2N

H

NC H

C

O

O

H

N

H

C H

O

NAD+ ÛÙËÓ ÎÔÈÏfiÙËÙ· ÙÔ˘ ÔÏ˘ÌÂÚÔ‡˜

1% ηٿ‚¿ÚÔ˜ NH3

Õ‰ÂÈ· ÎÔÈÏfiÙËÙ·

CO N

H

H CO N

H

H H

H

O

N

N

C

BOHHO

H

O

C

NHH

O

ÙÔ˘ Au, ÛÙËÓ ÔÔ›· ÙÔ ·ÎÚ˘ÏÈÎfi Ô͇ Â›Ó·È ÔÌÔÈÔÔÏÈο

‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ

¶ÔÏ˘ÌÂÚÈÛÌfi˜·ÚÔ˘Û›· NAD+ ÛÙËÓ ÂÈÊ¿ÓÂÈ·

£

£

£

£

£

£

£

£

£

£

¥¥

££

£ £

¶ÔÏ˘ÌÂÚ¤˜

Au

NAD+

NAD+

NAD+

NAD+

NAD+

Page 21: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

� ������� ��������������� ��� ���� ����� ����������� �������� ����"����� 20-23 ����� � ���� ���� NAD+ 1 mM ! �� � ��� ��� ������� ��-������� ���� ���. � � ������ ���� ! � ��� &��� � ���� � ��� � ���-��� � ��� �, ��� �� NADH, ��� NADPH, ���� �� �� ����� � ��� ����������� ���� ��� ! �� � � �� ����� �� . ;��� � � ����� �� ���-������������ �� ����� � �� � ������� �������, �� ���� ��� � ����

��� � ������������ !��� ���� ���� �� � . ;���NAD+ 1 mM ! �� � ��� ��� ���� ���, � ! ���� !�������� ��� ���� ���� ��-��� � �� 1,45 � 1,40 ��� �� ���� ��� ��&�� ��� ����

20-5 Φασµατοσκοπία υπερύθρου µε µετασχηµατισµό

Fourier18

+�� �������� ����!��!�� � ��� ���� �� ��� �&�� ������ ��� �� � ��� ����������� ����� �����������. #� ����� ����� ��� ��� ������� ���� ���������� ��� ����� ������� ��� ���� ��� � ��� ����� � ����� ���. <�� ��� �������� � ������, ����� �� ����!�� ��� ��� ������������ ��������� ��� �����-��� ����������� ��� � ������������� �� �������������� Fourier.

Ανάλυση Fourier

� ������� Fourier ��� ��� !��!����� ���� ��� ��� ��� ������ ����� ��� � �������� ������� �!�� ��� ���������� �!�� ����, �� ����������� ����� Fourier.<�� ��� ������� ��� ������� ���� "����� 20-24, � ��� ����� � �� !��������� �� � � ��� Fourier �� � �� �����

+���� Fourier:

(20-10)

���

(20-11)� �2�

x2 � x1�

2�

10 � 0�

5

� a�

n�0[an sin(n� x ) bn cos(n� x)]

a2 sin(2� x) b2 cos(2� x) p y � a0 sin(0� x) b0 cos(0� x) a1 sin(1� x) b1 cos(1� x)

x2 � 10,x1 � 0

3,0 � 0,2 nm.

2,26 �g NAD /cm222 � 3 nm

NAD

NADP

�0,15°

20-5 Φασµατοσκοπία υπερύθρου µε µετασχηµατισµό Fourier 503

∞Ó·

ÎÏ·

ÛÙÈ

ÎfiÙË

Ù·(·

˘ı·

›ÚÂÙ

˜ Ì

ÔÓ¿

‰Â˜)

20 ∞ÔÙ˘ˆÌ¤ÓÔÔÏ˘ÌÂÚ¤˜

∞ÔÙ˘ˆÌ¤ÓÔ ÔÏ˘ÌÂÚ¤˜+ NAD+ 1 mM

16

12

8

64

(·)

66 68

°ˆÓ›· ÚfiÛÙˆÛ˘

70 72

0,1Æ

NADPH

NADP+

NADH

NAD+

10–610–7 10–5 10–4 10–3

ªÂÙ·‚ÔÏ‹ÛÙË ÁˆÓ›·ÂÈÊ·ÓÂÈ·ÎÔ‡Û˘ÓÙÔÓÈÛÌԇϿÛÌ·ÙÔ˜

™˘ÁΤÓÙÚˆÛË ·Ó·Ï‡ÙË (M)

(‚)

Εικόνα 20-23 (·) º¿ÛÌ· ÂÈÊ·ÓÂÈ·ÎÔ‡ Û˘ÓÙÔÓÈÛÌÔ‡ Ï¿ÛÌ·ÙÔ˜ ·ÈÛıËÙ‹Ú· ÂÈÎ·Ï˘Ì̤ÓÔ˘ Ì ÌÔÚȷο·ÔÙ˘ˆÌ¤ÓÔ ÔÏ˘ÌÂÚ¤˜ Ô˘ ‰ÂÛ̇ÂÈ ÂÈÏÂÎÙÈο NAD+. (‚) ∞fiÎÚÈÛË ÙÔ˘ ·ÈÛıËÙ‹Ú· Û ٤ÛÛÂÚ··Ú·Ï‹ÛÈ· ÌfiÚÈ·. ∏ ÌÂÁ·Ï‡ÙÂÚË ·fiÎÚÈÛË ·Ú·ÙËÚÂ›Ù·È ÛÙÔ NAD+, ÙÔ ÔÔ›Ô ¤¯ÂÈ ¯ÚËÛÈÌÔÔÈËı› Î·È ˆ˜Ì‹ÙÚ· ÁÈ· ÙÔÓ ÔÏ˘ÌÂÚÈÛÌfi. [∞fi O. A. Raitman, V. I. Chegel, A. B. Kharitonov, M. Zayats, E. Katz, & I. Willner, “Analysis of

NAD(P)1 and NAD(P)H Cofactors by Means of Imprinted Polymers Associated with Au Surfaces: A Surface Plasmon Resonance

Study,” Anal. Chim. Acta 2004, 504, 101.]

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

00 2 4 6 8 10

y

x

Εικόνα 20-24 ∫·Ì‡ÏË ·fi ÙËÓ ÔÔ›·ÚÔ·ÙÂÈ ¤Ó· ¿ıÚÔÈÛÌ· ËÌÈÙÔÓÔÂȉÒÓ Î·ÈÛ˘ÓËÌÈÙÔÓÔÂȉÒÓ fiÚˆÓ Ì¤Ûˆ Ù˘ ·Ó¿Ï˘Û˘Fourier.

Page 22: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

� "&���� 20-10 !���� � ��� � ���� ��� y ��� ��� ���� ��� x ��� �� ����-�� � ��� � ��� �������� ������� �!�� ��� ���������� �!�� �������. '� !��-!����� ���� ������������ � ������ ��&���� ��� ����������.

� "����� 20-25 ! �� � �� �� � ���� �� ���, ��� ��� ���� ������� �!� ������������� �!� ������ !���� ����� � � ��� ��� �� ��� ��� ������ ��� "���-��� 20-24. '� ���� � ���� ��� �� ���������� ��� �� ������ ������� �� ��-��� � ��� "������ 20-25 !������ ���� =���� 20-3.

Συµβολοµετρία

� ���!�� ��� ������������ ���� � ������ � ������������� Fourier ��� ���� ���� ���� ��� "������ 20-26. >��������� �� ��� ��� ��� ����� �� ���-� � � ���� ����������� ������� �����, � ���� ���� � �� ��� � ����� ��� ��-��� ��� ������ �� ������. <�� �� ���� ������� ���! ����, �� � ������� �������� �������������� �����������. (���� �������������, �� ������������ -��� � ������������� Fourier ������������ ��� ��� �� ��� �������� ������-����� ��� ��� ������������� ���.) $��� ��� � !����������� ������ !����� ���-��� �� ���� �� �� ��� ��� ���� � �� ��� � �� ���� ����. ;��� �� ��� ���-� � ���� !���������� ��� ��� � O, ����� ��� ����������� ��������� ��� ������ �� ������� � ������� OS ��� ��� ���� ����� !��!! ��� � ��� ������ ��-����� � ������� OM. '� ���� � �� ���������� �� �� ������� �!��������

bnan

504 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

√ Albert Michelson ·Ó¤Ù˘Í ÙÔÛ˘Ì‚ÔÏfiÌÂÙÚÔ Á‡Úˆ ÛÙ· 1880 Î·È ¤Î·Ó ÙÔ›ڷ̷ Michelson-Morley ÙÔ 1887, ÛÙÔ ÔÔ›Ô›¯Â ‚ÚÂı› fiÙÈ Ë Ù·¯‡ÙËÙ· ÙÔ˘ ʈÙfi˜ ›ӷȷÓÂÍ¿ÚÙËÙË ·fi ÙËÓ Î›ÓËÛË Ù˘ ËÁ‹˜ Î·È ÙÔ˘·Ú·ÙËÚËÙ‹. ∞˘Ùfi ÙÔ ÎÚ›ÛÈÌÔ Â›Ú·Ì·Ô‰‹ÁËÛ ÙÔÓ Einstein ÛÙË ıˆÚ›· Ù˘ۯÂÙÈÎfiÙËÙ·˜. √ Michelson ¯ÚËÛÈÌÔÔ›ËÛÂ›Û˘ ÙÔ Û˘Ì‚ÔÏfiÌÂÙÚÔ ÁÈ· Ó· ‰ËÌÈÔ˘ÚÁ‹ÛÂÈÙÔÓ ÚfiÁÔÓÔ ÙÔ˘ ÛËÌÂÚÈÓÔ‡ ÚfiÙ˘Ô˘Ì‹ÎÔ˘˜ Ô˘ ‚·Û›˙ÂÙ·È ÛÙÔ Ì‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ ÙÔ˘ÊˆÙfi˜. ¶‹Ú ÙÔ µÚ·‚Â›Ô Nobel ÙÔ 1907 «ÁÈ·Ù· ÔÙÈο fiÚÁ·Ó· ·ÎÚȂ›·˜ Î·È ÁÈ· ÙȘʷÛÌ·ÙÔÛÎÔÈΤ˜ Î·È ÌÂÙÚÔÏÔÁÈΤ˜ ÌÂϤÙ˜ÛÙȘ Ôԛ˜ ·˘Ù¿ Û˘Ó¤‚·Ï·Ó.»

Πίνακας 20-3 Συντελεστές Fourier

για την Εικόνα 20-25

n an bn

0 0 0,1369121 –0,006906 –0,1609942 0,015185 0,0377053 –0,014397 0,0247184 0,007860 –0,0437185 0,000089 0,0348646 –0,004813 –0,0188587 0,006059 0,0045808 –0,004399 0,003019

Εικόνα 20-25 ™ÂÈÚ¤˜ Fourier Ì ‚¿ÛË ÙËÓη̇ÏË ÛÙËÓ ∂ÈÎfiÓ· 20-24. ∏ Û˘Ó¯fiÌÂÓËÁÚ·ÌÌ‹ Â›Ó·È ÙÔ ·Ú¯ÈÎfi ÁÚ¿ÊË̷؉ȷÎÂÎÔÌ̤Ó˜ ÚԤ΢„·Ó ·fi ÌÈ· ÛÂÈÚ¿ ·fiÙÔ n � 0 ˆ˜ n � 2, 4 ‹ 8 ÛÙËÓ ∂͛ۈÛË 20-10.√È Û˘ÓÙÂÏÂÛÙ¤˜ an Î·È bn ‰›ÓÔÓÙ·È ÛÙÔÓ ¶›Ó·Î·20-3.

y

x

n = 0, 1, 2

n = 0, 1, 2, 3, 4

n = 0, 1, ..., 8

Εικόνα 20-26 ™¯ËÌ·ÙÈÎfi‰È¿ÁÚ·ÌÌ· ÙÔ˘ Û˘Ì‚ÔÏÔ̤ÙÚÔ˘Michelson. º·›ÓÂÙ·È Ë ·fiÎÚÈÛËÙÔ˘ ·ÓȯÓÂ˘Ù‹ Û˘Ó·ÚÙ‹ÛÂÈ Ù˘ÂÈ‚Ú¿‰˘ÓÛ˘ (= 2[OM – OS]),ÁÈ· ÚÔÛ›ÙÔ˘Û·ÌÔÓԯڈ̷ÙÈ΋ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·Ì‹ÎÔ˘˜ ·̷ÙÔ˜ .�

ŒÓÙ

·ÛË

™Ù·ıÂÚfiοÙÔÙÚÔ

S

¢È·ÌÔÈÚ·ÛÙ‹˜ ÔÙÈ΋˜ ‰¤ÛÌ˘

¶ËÁ‹

∫ÈÓÔ‡ÌÂÓÔ Î¿ÙÔÙÚÔ

M

∆· ·̷ٷ ʈÙfi˜·fi Ù· οÙÔÙÚ· ª Î·È S Û˘Ó‹ıˆ˜ ‰ÂÓ ‚Ú›ÛÎÔÓÙ·È ÛÂ Û˘Ìʈӛ· Ê¿Û˘

£¤Ûˉ›ÁÌ·ÙÔ˜

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

√È ÔÙÈΤ˜ ‰¤Û̘·fi Ù· οÙÔÙÚ· M Î·È S ۯ‰ȿÛÙËÎ·Ó ¯ˆÚÈÛÙ¿, ·ÏÏ¿ ÛÙËÓ Ú·ÁÌ·ÙÈÎfiÙËÙ· ·ÏÏËÏÔ¸ÂÚÙ›ıÂÓÙ·È

δ = 0 δ = λ δ = 2λ

δ (= 2[OM – OS])

δ λ2

δ 3λ2

O

∞fiÛÙ·ÛË= λ/4

Page 23: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

�� ���� !����������, ��� � ���� ����� !��!! ��� ��� ����, ��� � ���� �������������. +� �� ��� ������!������ � ���� � ��� ���� ��� ���� ����� ������ � ���� ����� ��� ���� ���.

� � ����� �������, �� ������ �� OM ��� OS ! � ��� � �, ��� �� !�� ��-���� �� ������� ���� ����� ��� ��������� ���� �����. "�� �� !�� ������ ���� ����, ��� ���������� ���������, !������ ��� ���� � !������ �����, ������ ��� ���� "����� 20-7. "�� �� ������ ��������� ���� ����� ��� ���� ��� ��-���� ������� , ��� ���������� ������������ ��� �����������. <�� ��� �-!��� � � !������� �����, ����������� � ��� �.

� !������ ���� !��!����� �� ���������� �� !�� ���� � ���� "����� 20-26 -��� 2(OM � OS). >��� � !������ ������ ��� �������� �� � � ������, . "���������������� ������ � ���� �� ��� ������� ��������� ��� ������ �������, .$�� ������� ����� ��� ���� �� ��� ���� ������� ��������� ��� . "�� ��������� M �������� ��� �� ��� !���������� � ���� �� ��������, �� ��� ������ � ���� ����� ��� ��� �� ��� � ��� � ����� ��� �������, ����� �� ��-� �� ���������� ��� ������������� �������� ������������.

#� ������� ��� ������� ��� ����� �� ��� ��� ����!���� , ������ ��� �� -����$�� �. "�� �� ��� ��� ���� ��� �������������, �� ������������� ������ ��� ���������� �!�� ����:

(20-12)

��� ��� � ������ ��� ����� �� ���� � ���� ����� ��� ��� ��� � ����-�������� ��� �����. =�� ���� �������, �� I ��� ��������� ��� ����-!�����, . ��� ��� ���� �� � ��� �� �� ��� � ��� ������ ��� ��� ��������, ��� ��!��� ��� !���������� (�� ��� ! � !� � ������� 50% �������� ���50% !�� ��������) ��� ��� ������� ��� ����� ���. ;��� ���� �� ������� � &�������� �� �� . <�� ������������� ���, ���� � ���� �� ���� ��� �� .

� "����� 20-27� �������� � �� ������������� �� ���� ��� �� �� ����-��������� ���������� � ����������� . #� ����� ������� (� ���-�������� �� �������) ��� ���������������� ��� ��� �� ��� ����� ��� ���

, �� ��� ������� � . � "����� 20-27� ! �� � ��������������� �� ����� ��� �� ��� ��� � !�� ������������� ������( ��� ), � �� ����� ���� �� 1:1. +�� ����� �������� �������-�� � ��� ��� � ��� � ���� �������� ��������� . #� ���-���������� ��� �� �������� ��� !�� ����� ����:

(20-13)

��� , , ��� .� ������� Fourier ����� � ��� ������ ��� ������� ���� �������. � �����-

�� Fourier ��� ���������������� ��� "������ 20-27� !� � �� (� ��������) ����-� ��� ��� �� ������������� ��� � ��� �� �� ��������� ��� ������ �������,� . � ������� Fourier ��� ���������������� ��� "������ 20-27� !� ���� ��� !����� ���� ��� �� �!������� ����� ���, ��� �� ������������� ��-� � ��� �� !�� ���� ������� ( ��� ), � �� ����� ���� �� 1:1. `�� ��� �� ����� ��� o ��������������� Fourier ��� ����������������.

#� ������������� ���� "����� 20-27� ����� ��� �� ��� ����� � � ����������� ���������� ����� . #� ������������� ��� �� �������� ������ ������� �� ��� �� ��������� ���� �������. ' � ������������� Fourier ������������������� ���� "����� 20-27� ��� ���� ������������� �� ���� ��������� "����� 20-27�. @���!�, � ������ �� ��� ���������������� ��� ������������� !� � &��� ��� ����� ��� . % � ����� Fourier ��� �����������-����� ��� �� �� ��� � ������ � ��������� ���� �������.

#� ������������� ���� "����� 20-27! ����� ��� �� !�� ���� � �������-��� ��� �����, ��� ����� ��. ' � ������������� Fourier ����� ��� �����������-����� ��� !� � �� ����� ����� ��.

Φασµατοσκοπία µετασχηµατισµού Fourier

� ��� �������� ��� � ������������� Fourier, �� ! ��� ���� � ��� �������� ��&� ��� ������������� ��� ��� ����� ���, ��� ��� ��� ���� "���� � 20-26 ���

�&

0 � 4 cm�1

�&

0 � 4 cm�1

� � 18 cm� � 1

2

� � 12 cm

�&

2 � 8 cm�1B2 � 1�&

1 � 2 cm�1B1 � 1

I(d) � B1 cos(2��&

1d) B2 cos(2��&

2 d)

(� � 12 cm)(� � 1

8 cm)�&

0 � 8 cm�1�&

0 � 2

1/ �&

0 � 1/ (2 cm�1)� � 0,5 cm

�&

0 � 2 cm�1

�&

�&

B( �&

)d

(� 1/�)�&

I(d)

I(d) � B( �&

) cos a2�d

�b � B( �

&) cos(2��

&d)

d

�d

�d

d

(180°)

20-5 Φασµατοσκοπία υπερύθρου µε µετασχηµατισµό Fourier 505

∏ ·Ó¿Ï˘ÛË Fourier ÂÓfi˜ Û˘Ì‚ÔÏÔÁÚ¿ÌÌ·ÙԘ̷˜ ‰›ÓÂÈ ÙÔ Ê¿ÛÌ· ·fi ÙÔ ÔÔ›Ô ¤¯ÂÈ Á›ÓÂÈ ÙÔÛ˘Ì‚ÔÏfiÁÚ·ÌÌ·. ∆Ô Ê¿ÛÌ· Â›Ó·È ÔÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi˜ Fourier ÙÔ˘Û˘Ì‚ÔÏÔÁÚ¿ÌÌ·ÙÔ˜.

Page 24: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

506 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

Εικόνα 20-27 ™˘Ì‚ÔÏÔÁÚ¿ÌÌ·Ù· ·fi ‰È·ÊÔÚÂÙÈο Ê¿ÛÌ·Ù·.

0,5

2

–10,5

2 4 6 8 100

1,0

1,5

2,0

0,5 1,0 2,01,5

1

2

0

–2

º¿ÛÌ· ™˘Ì‚ÔÏfiÁÚ·ÌÌ·

(·)

(‚)

(Á)

1,0

1,5

2,0

0 4 6 8 10

–1

0,5 1,0 2,01,5

1

2

0

–2

0,5

2

–10,5

2 4 6 8 100

1,0

1,5

2,0

0,5 1,0 2,01,5

1

2

0

–2

(‰)

1,0

1,5

2,0

0 4 6 8 10

–1

0,5 1,0 2,01,5

1

2

0

–2

B (

)~

(cm–1)~

(cm–1)~

ν

νB

()

~ νB

()

~ νB

()

~ ν

ν

(cm–1)~ν

(cm–1)~ν

δ (cm)

δ (cm)

δ (cm)

δ (cm)

l (d)

l (d)

l (d)

l (d)

Page 25: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

20-28. " �!� �� ! ��� ������� ���� ������� ���� �������, �� �������������������� �� ����� ��� ����� ���� �� ����� ��� ���������. >����� �������� ��� ��������������� ��� ! ������ ��������, ��� ���� �� �� ��� ��: �!� ��� ���!������, ��� � ��������� ��� � �����. ��� ����� ��, �������� ��� �� �������-������ ��� ! ������ ���� !�� !������ ��� � ��������� ��� � �����. #� ������� �������� ��� ! ������ !�� ��� �������� �������� ��� � �� ����� !�� -��������� ��� ! ������ ("����� 20-29). #� ���� ��� �� !�� � ��� ���������

��� ��� �� �� ��� !�� ���������. ��� � ������ �� ���� � ���� ���-�� ��� �� �� ��������� ��� P ��� � ������ �� ���� � � �� �� !��� ��� ������� ! ������.

#� ������������� �������� ��� � ���� ������� !���������. � ������������� ����� ��� �������� (��������� �� !����������� ��� �������� �������) ��� ��� �� � , ��� ��� � ������� ����!����. >� � !��!���� ���������� ��� , � ����!���� ��� ��� � !��������� ���������

.#� ���� ��� ����� ������� ��� �������� ������ ��� �� ��� ���� ! ����-

����:�� ��� ����������������. ;�� ������ �� � ������� ���� �� ��� ��� ���� ! !������ ���� � ����� �� ��� �� ���� ��� ����� ������� ��� ��������.<�� �� ������ ����� ���� ��� ������������ ���� ��� ! ��������:� ������������������� � !��������� ����!����� . "�� ���

, � ! ��������:� �� � �� �� ��� � !��������� ��� ��&�� ���. >��� �� !��������� ! ������-

��:�� ������������ � ����� ��� �������� �� � . <�� ��� ����-���� ��� ������ ��� ��������, �� � �� ���� ����� ��� � ! !���-���. "�� �� ������� ��� ��� � �������� 2 mm �� ! �� ��� ��, � �������� ���-����� ! !������ �� � �� ��� 3200 ��� � �� ! �� ��� ��.

� ���, � !����������� ������ !����� ��� � ����� ���� ��������� �� ������� ������ ������� �� ��� �� ������ . "��� � ����� ��� �� ������ ! � ��-� �� ����� ��� � ���� ������� �� ������������ �� ��� !����������, � ������ � ����� ���� ! � ����� ���. ' !����������� ��� ��� ����� ����� � ��-���� ��� � ��� ������� �� ��� ������ � ������ �� �� � &����� ��� � ���!�� KBr. <�� � ����� �� ���� ������� ,���������� !����������� ��� ��� ������ �� �� �������� ���� ��� Mylar.

<�� ��� �� ��� ��� !���������� ��� ! ��������:��, ��� � �� ������������������� ��� ��� �� �� �������� ��� ��� ������������� ����� ��� ���� �("����� 20-28). #� ���� � !� � ��������� ������� ���� � ����!���� ��� ������ �������� ���������� ��� ������ ������� ���. #� ��! ���� ��� ���� ������� �, �� ������������ � ���� ����� ��� ������, ��������������� ��� �� ���-����� �� ! ��������:� ��� �������� ����������������. <�� ���! ����, �

( �& 6 400 cm�1)

(�4000 ˆ˜ 400 cm�1)

1,6 � 1040,625 �m

d � 1/ (2 � 4000 cm�1) � 1,25 � 10�4 cm � 1,25 �m4000 cm�1

��&

d � 1/ (2��&

)��

&

1/ (4 cm) � 0,25 cm�1�4 cm�2 cm

�(1/�) cm�1

P0P/P0

20-5 Φασµατοσκοπία υπερύθρου µε µετασχηµατισµό Fourier 507

∆Ô Û˘Ì‚ÔÏfiÁÚ·ÌÌ· ¯¿ÓÂÈ ¤ÓÙ·ÛË ÛÙ· Ì‹ÎË·̷ÙÔ˜ Ô˘ ·ÔÚÚÔÊ¿ ÙÔ ‰Â›ÁÌ·.

¢È·ÎÚÈÙÈ΋ ÈηÓfiÙËÙ· ≈ 1/� cm–1

� � ̤ÁÈÛÙË ÂÈ‚Ú¿‰˘ÓÛË

C A

U T

I O

N

™˘Ì‚ÔÏfiÌÂÙÚÔ

§¤È˙ÂÚ

¢Â›ÁÌ·∫¿ÙÔÙÚÔ

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

∫¿ÙÔÙÚÔ

¢È·Ì¤ÚÈÛÌ· ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

¶ËÁ‹ IR ∫¿ÙÔÙÚÔ

∫¿ÙÔÙÚÔ

√Ù

È΋

‰È·

‰ÚÔÌ

¢È·ÌÔÈÚ·ÛÙ‹˜ÔÙÈ΋˜ ‰¤ÛÌ˘

Εικόνα 20-28 ™¯ËÌ·ÙÈ΋ ·Ó··Ú¿ÛÙ·ÛËÊ·ÛÌ·ÙÔ̤ÙÚÔ˘ ˘ÂÚ‡ıÚÔ˘ ÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌÔ‡Fourier. [∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi Nicolet,

Madison, WI.]

°È· ¤Ó· Ê·ÛÌ·ÙÈÎfi ‡ÚÔ˜ ��~ cm–1, Ú¤ÂÈ Ó·Ï·Ì‚¿ÓÔÓÙ·È ‰Â‰Ô̤ӷ Ì ‰È·ÛÙ‹Ì·Ù·ÂÈ‚Ú¿‰˘ÓÛ˘ 1/(2��~).

Page 26: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

508 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

Εικόνα 20-29 º¿ÛÌ· ˘ÂÚ‡ıÚÔ˘ ÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌÔ‡ Fourier ÙÔ˘ ÔÏ˘ÛÙ˘ÚÂÓ›Ô˘. √ ÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi˜Fourier ÙÔ˘ Û˘Ì‚ÔÏÔÁÚ¿ÌÌ·ÙÔ˜ ÙÔ˘ ˘Ô‚¿ıÚÔ˘ ‰›ÓÂÈ ¤Ó· Ê¿ÛÌ· ÙÔ ÔÔ›Ô Î·ıÔÚ›˙ÂÙ·È ·fi ÙËÓ ¤ÓÙ·ÛË Ù˘ËÁ‹˜, ÙËÓ ·fi‰ÔÛË ÙÔ˘ ‰È·ÌÔÈÚ·ÛÙ‹ ÔÙÈ΋˜ ‰¤ÛÌ˘, ÙËÓ ·fiÎÚÈÛË ÙÔ˘ ·ÓȯÓÂ˘Ù‹ Î·È ÙËÓ ·ÔÚÚfiÊËÛË ·fiȯÓÔÔÛfiÙËÙ˜ ∏2√ Î·È C√2 Ù˘ ·ÙÌfiÛÊ·ÈÚ·˜. √ ¯ÒÚÔ˜ ÙÔ˘ ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜ ηı·Ú›˙ÂÙ·È Ì ÚÔ‹ ÍËÚÔ‡ N2 ÁÈ· ÙËÌ›ˆÛË ÙˆÓ ÂȤ‰ˆÓ ∏2√ Î·È C√2. √ ÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi˜ ÙÔ˘ Û˘Ì‚ÔÏÔÁÚ¿ÌÌ·ÙÔ˜ ÙÔ˘ ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜ ÚÔ·ÙÂÈ·fi fiÏÔ˘˜ ÙÔ˘˜ ·Ú¿ÁÔÓÙ˜ Ù˘ ÔÚÁ·ÓÔÏÔÁ›·˜ Î·È ÙËÓ ·ÔÚÚfiÊËÛË ·fi ÙÔ ‰Â›ÁÌ·. ∆Ô Ê¿ÛÌ·‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ·˜ Ï·Ì‚¿ÓÂÙ·È ·Ó ‰È·ÈÚ¤ÛÔ˘Ì ÙÔÓ ÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi ÙÔ˘ ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜ Ì ÙÔÓ ÌÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi ÙÔ˘˘Ô‚¿ıÚÔ˘. ∫¿ıÂ Û˘Ì‚ÔÏfiÁÚ·ÌÌ· Â›Ó·È Ô Ì¤ÛÔ˜ fiÚÔ˜ 32 Û·ÚÒÛÂˆÓ Î·È ÂÚȤ¯ÂÈ 4096 ÛËÌ›· ‰Â‰Ô̤ӈÓ,ÂÈÙ˘Á¯¿ÓÔÓÙ·˜ ‰È·ÎÚÈÙÈ΋ ÈηÓfiÙËÙ· 4 cm–1. ∏ Ù·¯‡ÙËÙ· ÙÔ˘ ηÙfiÙÚÔ˘ Â›Ó·È 0,693 cm/s. [∂˘ÁÂÓÈ΋

·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi M. P. Nadler, Michelson Laboratory, China Lake, CA.]

™˘Ì‚ÔÏfiÁÚ·ÌÌ· ˘Ô‚¿ıÚÔ˘

∂È‚Ú¿‰˘ÓÛË (δ)

¢˘Ó

·Ì

ÈÎfi

·ÓÈ

¯Ó¢

Ù‹

™˘Ì‚ÔÏfiÁÚ·ÌÌ· ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

¢˘Ó

·Ì

ÈÎfi

·ÓÈ

¯Ó¢

Ù‹

ªÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi˜ ˘Ô‚¿ıÚÔ˘ ªÂÙ·Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi˜ ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

º¿ÛÌ· ‰È·ÂÚ·ÙfiÙËÙ·˜

¢È·

ÂÚ

·ÙfiÙ

ËÙ·

(%)

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm–1)4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm–1)

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm–1)

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400

20

100

80

60

40

0

∂È‚Ú¿‰˘ÓÛË (δ)

Page 27: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

��� ! �� �� ��! ���� ��� � ��� ���������������� ��� ������ ����� ��� ���������� ��� ��� ��� � ��� �������. � ���� �� � ��� ��� �������� �� ��-������� ��� ���� � !� � ��� ���� �� ��� ��&�� ��� ��� ������� �����,� ��� ��� 100 ����� ����� �� �� � �� �� ������� �� ������ � �������� �������.

Πλεονεκτήµατα φασµατοσκοπίας µετασχηµατισµού Fourier

"�� ���������� � �� ������ !�������, �� �������� ��� � ������������� Fourier������� ��&����� ���� ����-���-������ � ���� ������� !��������� ���������,��� � ����� �� ���� �� ��� ���������, ��&����� �������� ��� � �������� !�-�������� � ������� ��� ! !������. � ��&��� ��� ����� ����-���-������ ����-� ��� ����� �� �� ��� �� �������� ��� � ������������� Fourier ��������������� ���� �� ���� ��� ��������, ��� �� �������� ��� � ��� �� ������ ���� � ���� � ��� !������� � �� ��� �������������. � ������� ���������� ��� ��-���� ������� �� �� ��� ����� ��� ���� ���� � ��� ������ � �������������Fourier �� ������������ ��� ���� ��� ��� ������� ����� ����� �� ��� �� ��-&����� ����� ������ �� ��� ���� ����-���-������. � ���� �� ��� ������ ��-����� ��� �� ������ !� ������� !���� �� !��������� �� ����������� �����-�� � ��� ������ !������� ��� ���� �� ���! ��������� �� ������� � !������� � -��&� ����. #� �������� ��� � ������������� Fourier ! � ��� ���� ���� ��������� �� ������ !������� ��� � ���� �� !�� ���������.

#� � �� ������� ��� ������������� � ������ � ������������� Fourier -��� ���� ����, ��� ���������� ! � ����������� �� ��� ����� ������ !��-����� � ������. ;����� � ������������� Fourier ������ ��� � ���!��� ! �������� ������ !��������, !���� ���� ��� ! ��������:� � !���������

. <�� ��� ����� �����������, �� ��� �� ��� (����������� � 400 nm), !������ ���� ��� ����� �������� ���-� �� ��� ��� � ! !������. @ � ��� � ����� ����� � ������� ��� ������ ����������� � ���� ����� ������.

20-6 Αντιµετωπίζοντας τον θόρυβο19

$�� �� �� � �� ������� ��� ������������ � ������������� Fourier ��� ��� ����� ��� �� ������������� �������� ��� � ��� ! �� ��� �� ��� ����� �- ��� �� �� ���� ���������. ' ����� ����-���-������ ��� �� ��&�� �����-������ ! ��! � � ��� �������! � ��������������� ��� � ����������� ��� ������� ����.

Εύρεση µέσης τιµής σήµατος

� ������ �� ��� �� � �� ��� ��� �� ��&�� � ��� ������� ��� ��������,��� ��� ��� ���� "����� 20-30.20 � ���� ��������� ���� � ��� ������. +����� ����!�� ���������� ��� ������� ��� �� � ���� � ������� ������ ��� � ��� ��� � ��� �������� ��� ! � ���� � ����. #� ���� � ������� �� �� ������� ������� ��� ������� �������� ��� �� ���� ��� ������� �� �� � ������. + ���� �� ��������, �� ����� �� ������� ��� "������ 20-30 �� � ���� ����-���-��-���� .

+�� ������ �� ����������� ����!�� �������� ��� �������, ��� ��� ������� ��� ���� �� �� � � ����� � :������ ��� ����������, ��� � �� �� ��������$����� ���� �� ��� �� � (rms) ��� �����$���� ��� �������, � ��� ��-� ��� ��

/����� ��� ��"� ��� ���� ����� � ������� ��� �������:

(20-14)

��� ��� �� � ����� �� ���� ��� �� i��� ��� �, ��� � ����� ���� ��� ��-����� ��� n ��� � ������� ��� ��� �� ��� ! !������. <�� � ���� ������ ! !�-�����, � ������� rms ��� � ����� ������� ��� �������. "��� ������� �� �� ������ ��� � "&���� 20-14 � ��� �� ���� ��� �� � ������, ��� ��� ! -&�� ��� ��� ����� �� � ��� ��� "������ 20-30. "�� �� � �� �������������� ! -!����� �� �� ������ ��� "������ 20-30, � ����� ���� �� � �� �������� ���A

AAi

ıfiÚ˘‚Ô˜ rms �R ai

(Ai � A)2

n

14/9 � 1,6

0,1 �md � 0,2 �m25.000 cm�1��

&d � 1/ (2��

&)

0,01 cm�1

20-6 Αντιµετωπίζοντας τον θόρυβο 509

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜

256

64

16

4

1™‹Ì· = 14 ÌÔÓ¿‰Â˜

£fiÚ˘‚Ô˜ = 9 ÌÔÓ¿‰Â˜

Εικόνα 20-30 ∂›‰Ú·ÛË Ù˘ ‡ÚÂÛ˘ ÙÔ˘Ì¤ÛÔ˘ fiÚÔ˘ Û‹Ì·ÙÔ˜ Û ıˆÚËÙÈÎfi Ê¿ÛÌ· ÌÂÌÂÁ¿ÏÔ ıfiÚ˘‚Ô. ∞ӷʤÚÂÙ·È Ô ·ÚÈıÌfi˜Ê·ÛÌ¿ÙˆÓ ·fi Ù· ÔÔ›· Ï·Ì‚¿ÓÂÙ·È Ô Ì¤ÛÔ˜fiÚÔ˜. [∞fi R. Q. Thompson, “Experiments in

Software Data Handling,” J. Chem. Ed. 1985, 62, 866.]

Page 28: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

��� ��� ��� ��&���� �� � ������� �� ����. ' ������� rms ��� ����� ��-���� ��� �� ��� ������ �������-�������. "�� ��������� ��� � ������� rms��� ��� ������� �������-�������, ��� � ������� ��� ���� ����� ��� "������ 20-30 ��� ��� � ����� ����-���-������ . "��� ������ ��� ������ ����-���-������ &������� �� �� �� ��� ��� � �������.

>� !��� �� ������ � ���� �� ����� �������� ��� !�� ����� ��� �� ��� ��-����� ����� ����. #� ���� ��� �� !�� ��� ��� !�� �������, ��� � ���� ������ !� � �� !������ ����. "�� ����� ���� n �������, �� ���� �� ��� n ������ ����� �� �� �� ���� �����. ' ������� ��� ������, ��� �� ��� �� ���� ����� � ��������� � ��� ��� �. + ���� �� �� ����, ���� ����� ���� n ��-�����, � ������� ��� �������� ��� . " �!� �� ���� ��&�� ��� ������� � ��n, � ����� ����-���-������ ��&�� ��� ������� � �� .

;��� ������ ��� � ����� ���� n ��������, � ����� ����-���-������ ��&�� -��� ���� . <�� ��&��� ��� ����� ���� ���� �������� 2, ���� ��� � ����� ����� ������ ��������. <�� ��&��� ��� ����� ����-���-������ ���� 10 �����, ���-� ��� � ����� ���� 100 ��������. '� � ������ ������� ����������� ��� ��� � ������� ��� �� ����������� ���� � ������ �������. "��� �� !�� �!���-�� �� �� � ���� ����� �� �’ ����, !���� �� ���� � � ��� ������� �������� !���-�����. "�����, ���� � ��� � ������ �������.

Τύποι Θορύβων

� "����� 20-31 ! �� � �� �� ����� �� ����� ������� � �� ������ ������.21 #���� ������� ��� ������ ������ ������ ������� (������ ��� ��� ������� Gauss)��� �� � ��� � !����� � ��� �, ��� ��� � ����� ����� ��� �� ������� � ��� �������. #� ! �� �� ������� ! �� � ���� ������ 1/f, �� ������ ��� ��� ���-�������, � ���� ��� � ����� ��� ��� ��������� ��!�� ��� � ��� ��� ������� � �� 1/���������. =���! ���� ������� ������� ���������� � ����������� ����-�� ��� � !�������� ��� ���� ����� (�� �� �� ������ �) � ��� �����������-� ��� � ��� ������ ��� ����������� �������� ����������. � !������������� � �� !����� � ��� �, ��� �� ��� �� �������� ���� ��� ������� !����-���������� � �� � �������� ��� ��� �����, ��� �� ��� ��������� ������� �������� ��� ������ � ������ ��� ������. � ������� ����!�� ��� ��� ���� ��� �������� ����� ��� !��������� ��� � ������� � ����� ������� !��������� ����������� � ��� ����� ! ��� ��� � ������� ��� ��! �&�� ��� ������� ��� � ���� ������� �� ������ ��� ���� �������.22 #� ���� ������� ���� � ������������� (� �����������) � ���� ������ � �������� �, ��� ���� ��� 50 Hz ������� ��� �� ��� ������� ������ � ������, � ��� 0,2 Hz �� �� � ��� � !�-��� �� �� ��� �������� ���� ������ « ������ �» ��� ��� �� ��� ������.

Τεµαχισµός οπτικής δέσµης

#� ������������ ��� ���� "����� 20-1 !����� � ��� ����� ��� �� ������� ����� ������ ��� ���������� ������� ����� ��� !��� � � � �� ��� �����&, ������� ! ������ ��� ���� ��� ��: �!�� ��������. ' � �������� ���� � �� ���-�������� � ���� �� �� !�� ���������� �� �� � � ! ������ ��� �� � � �����-���, ��� ���� � ������� � ��� ���. ' �� ���� � �� ������ ��� � !�������� � ������ �� ��� ��� (��! ���� ���������) � ��������� ��, � ��������� �� � � �� ��� � �������. � ��������� � �������� ��� �� ����� ��������� ��� � ������� 1/f ��� � ������� ������� �� ���������������. #� �� �������� ��-������� ����� ���� �:���� ���������� ��� �������� �� �&������� ��� � ��-����� ������ !�����.

105104

1n

n/1n � 1n1n

14/1,8 � 7,89/5 � 1,8

�5

510 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

£fiÚ˘‚Ô˜ 1/f (‰ÈÔÏ›ÛıËÛË)

ŒÓÙ

·ÛË

™˘¯ÓfiÙËÙ·

ŒÓÙ

·ÛË

ŒÓÙ

·ÛË

§Â˘Îfi˜ ıfiÚ˘‚Ô˜(ıfiÚ˘‚Ô˜ Gauss)

£fiÚ˘‚Ô˜ ÁÚ·ÌÌ‹˜(·ÚÂÌfi‰ÈÛË)

Εικόνα 20-31 ∆ÚÂȘ Ù‡ÔÈ ıÔÚ‡‚Ô˘ ÛÂËÏÂÎÙÚÈο fiÚÁ·Ó·. §Â˘Îfi˜ ıfiÚ˘‚Ô˜ ˘¿Ú¯ÂÈ¿ÓÙ·. ∏ Û˘¯ÓfiÙËÙ· ÙÂÌ·¯ÈÛÌÔ‡ ÌÔÚ› Ó·ÂÈÏÂÁ› ¤ÙÛÈ ÒÛÙÂ Ô ıfiÚ˘‚Ô˜ 1/f Î·È ÔıfiÚ˘‚Ô˜ ÁÚ·ÌÌ‹˜ Ó· ÌÂÈÒÓÔÓÙ·È Û Ôχ¯·ÌËϤ˜ ÙÈ̤˜.

Όροι προς κατανόηση

���������� ������� �������������� Fourier ! ���� !��������!�������!��������� ���������!������ &��� ������ ����� ������-

�� ���� ����� �����������

�������� �� �� ����� ����� ������� ���� ���������� ������ ���� ������������������� ������ ��� Snell������������������� ��

���!��������� ���������� ���������������������!����� ������ �������������������������� ������� �� ��& �&�� �������������� ����!��!��

� �������� ������ !������ ��������� ��� ��� �����

����� ��� � �������� ����������

������ ������������������� ����� �������������R��� ����� ������������������������������

Page 29: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

Ασκήσεις 511

Περίληψη

� ���, � ��: �!� ! ������, � �������������� ��� � ���-�� ���� ��� �������� �� �� ����� ���� ��� ���������-��������. '� ���� � ��������� ��� ! �� ��� ������������ ��� � ���!� ����������, �� ��� ��� globar, ������!�� ��� ������, ��� � ���� ��� � ������. '����� � ��������� ��� �����!�� ��� ������ ��� ����-������ �� !�� �� ������ ������, !���!� ��� ����� � ���� ��������� ��� ��� ���������� �� ���� � � ��-��. � ���������� �� ������ ��� ������� � ��� ��-����� !����� ��� � ��������� ��� � ����� ��� � �����-� �� ���� �������, ���� � � �������� ��&�� �. #� ���� �������� �������������, � ����� ������, ������� ����-������, ���� &������������ ����� �� ��� �������� ��� ��� !� � ����� ��������� � ��� � ������ ����������� ��� � �� ����� ����������. '� ��: �! � ! �-����� �� � �� ��� !�� ����� ���� ���������� �� ��� �!����� �. #� ! ��� �������� ���������� � ��� ������-� �� ��� �� !������ �� ��� ��: �!� ��� ��� !������.$��� �������������� ��������� ������� ����� � ����� ��� ������� ���� �������. ;�� ������ � � ����� ������� ��� ��������� ��� �������� ���, ���� � ����-� �� ��� � !��������� ��� ��������� ��� � !������ �������� ������� � !����� ����� ��� �. '� �� ��� �������� �������� �� !��������� ���������, ���� ��&����� ��� ��-����, !���� ���� � ���� ����� ��� ����� �� ���. $�� ��������� �� ��������� ��� 1/5 ��� ������ ��� ������� ����������� ��� ���� ����� ����������� � ��&� ������������� ����-���-������ ��� ������������ ��� ���-�������� ��� �������. � ������� ���������� ���� ��������� ���������� �� ��� �� ������ ���� � !�� -�������� ��� ! ������ ��� ��� �����. #� ����� ���-���� �� !���� � ��� ����� ����� ����� �������, �� ���-������ �� ������.

$��� ����������������� ��� ���� �������� ���-�� ���� ������ ��� � ���!��� �����������, ���� ��� ��-����� ����� �� ������� �� &������ �� �� ������� ��� ����-!��. #� ���� ����� ��� � ��� �� �� !���!� ���� ���������� �� �� �������. '� ������� � ����!��!�� ��� ������ ��� ��� �&�� ������ ��� ����� ���� �� � �� �������-��� ����� ����� �� ������� ������� �� ������� ��� ���� ����� ���������. ;��� ��� ������ � ���� ����������-��, �� ���� ��� ����� ������ �� ����������� ��� �� ����������� ��� �������� �����������, � !��������� ����������� ������ ��� �� ��� ������ ��� ��� ������� ��� ����-

� �� ��� ����� ���. ����� �� ����� ���� �������� ��� ��� ���� ���, �� ��!����� ������ �����, ��� �� ���������� ���� ���������\��� ���� ���.

;��� !���� ��� ��� �� ��� ����� � ! ��� !�������� � ��� ���� � ! ��� !�������� , � ���� !�������� ( )���!� ��� � �� ���� �������� ( ) ���� ��� ����� ���Snell: . '� ������ � � ��� �� !�� ��-�������� �!����� �� ��� ���� ��� � ���� ������ ��� ��-��� ������� ��. #� ���!�� ��� �������� � ���������� � ������ � �. + ���� ���!�� ����� ��� ������ �� �������� ���� � ���������, � � ���������, � ������ ��� �-����� ��� �������. #� ��� ��� �� � ����� ��� �� ���� �� ����� ������� ��� � ���� ��� ������ ���.;��� !���� ��� ��� !������� ���� ������ ���, � ��� ����-�������, ���� ������ ��� ����� ���������, ��� ����� ���,�� ������ ��� ���� ��� �� ����, !�� ��� ��� ������-����� !� ���� �� � ��� ��������. ���� ���� ��� &��� -������� ������ ���������, � ����������� ����� ��� ����� ���� � ��� ������ ������� ������� ���. ����� ��-������ � ���� ����� ����������� �������� � ������� �� ������ ��� ����� �������� ��������� �� ��� ���� �������� ���������� � ����� ������ � ���, ���� �� �-��� �� ��� �������.

� ������� Fourier ����� � �� ���� ��� ������� �����������. $�� �������� ��� ��� � ��� �� ���� � ������������� !�����, ��� ���� �� ������� ��� ��� ������ ����-���. � �������� ����� �� �� !�� ������� ���� � ����������������. � ������� Fourier ��� ������������������� ! �� � �� � �������� � ������� � ����. � ��� ��-���������� ��� � ������������� Fourier, ������ �������-� ��� �� ������������� ��� ����, ����� ! ������. �������� ��, �� ! ��� ���� � ��� ���� ����� ��� �������� -��� ��� ! �� �� �������������. '� � ������������ ������������������� ! ����� �� ������ ���� �������� ��-�������� ����� ���� � ���� ����� ���, ����� ��� ����-�� ! ������. #� ���� ��� !�� � ������������� ��� ������� !�� ���������. � !��������� ��������� ��� ��������� ������������� Fourier ��� ��� , ��� ��� �������� ����!����. <�� ��� ����:� ��� ����� ������-������ ���� ��� ! ��������:� ��� ����������������� !��������� . ' ����� ���� n �������� ��&�-� � ��� ���� ����-���-������ ���� . ' � �������� � ��� �������� ��� !���� !����� � ��� � ��� ������ 1/f ������ ������ �������.

1nd � 1/ (2��

&)

��&

�1/�

n1 sin �1 � n2 sin �2

�1

�2n2

n1

Ασκήσεις

20-A. (�) "�� ��� ������ ������� �� � !��������� �����-���� , ��� !����� � !������� !�� ���������� ���������� 10,00 ��� ;

(�) + !��������� ��������� , ��� ����� � ���������-���� ( ) ��� � ������� �� ������ ����� ����� �� ������ ;

($) J������ �� !��������� ��������� ��� ��������� ��-���� 5,0 cm � 250 �������/mm � ������ ����� ��&��( ) ��� ������ !������ ��&�� ( ).

(�) J������ �� ������� !������ ( , � ������ ��� ��-� �) � ������������� 1000 ��� ��� ������ ! �-� ��� ��&�� ( ) �� ��� ������ � 250 �������/mm ���

.

20-B. � ��������� ��������� ��� ! ������ ��� 1,000,���� � �������������� ���� � �� ��� � 1,0% �����������������. =������� �� ��� �� !���� ��� �� �� ! ������� ������� ���������� ��� �� ������ � �� � ����� -�� !�� �������� ��� ! ������. + �����:� ���� �� �����-�� � ��������� ��� �� � �� �� ���� ������ ���� ����-����� �� ����������� ��� ! ������.

20-<. $��� ��� ����� �� ����� � ������������� Fourier ���"������ 20-29.

(�) #� ������������� ���������� � !��������� ����-!����� . =��� ��� �� � ������� ���� ��-���������� (0 ��� ;) ��� ��������;

(�) �������� ����������� 4096 ��� � �� ��d � ��

1,2660 � 10�4 cm

� 30°n � 2

1001 cm�1�

n � 10n � 1

1000 cm�1cm�1104

10,01 �m104

Page 30: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

512 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

. J������ ��� ���� ��� , !���!� �� ������� �-���!����.

($) J������ �� !��������� ��������� ��� ��������.

(�) =��� �s ����� � ��&� !�� ! !������;

(�) =��� ! �� ��� �� ���������� ��� ��� ��������� ��� ����������������;

(��) #� !��� !����������� !����� ��������� ��� ��� �� ���� �� 400 ��� ; <��� ! � ������ ��� �� ��-��� ���� �� ���� ;

20-=. ' ������� ����� ! �� � ���� ������ ����-���-������ �� ������������ � ��� ���� �������� �����-����� �����������. *����� ���� �� ��������� ��� (�) ��-��� ����-���-������ �� ��� n ��� (�) ����� ����-���-��-���� �� ��� , ��� n ��� � ������� ��� ��������. �� -!���� � ��� ��� �, ��� ������� ��������� �� ��������-���� ���� ����� �������. "��� � ����� ����-���-����-�� �������� � �� ; U� �� � ��� ��� ������ ��� ��-�� �� 95% !������� ����������.

`���� ����-���-������ ��� �� ��������� ������� ��� ������� ������ 1% � CCl4

>������ >������ `���� ����- #���� �������� ����� �� ���-������ �������

8 1 18,9 1,96 4 36,4 3,76 9 47,3 4,98 16 66,7 7,06 25 84,6 8,66 36 107,2 10,76 49 130,3 13,34 64 143,2 15,14 81 146,2 15,04 100 159,4 17,1

$%&%: #���� � ��� M. Henner, P. Levior, & B. Ancian, “An NMR Spectrometer-Computer Interface Experiment,” J. Chem. Ed. 1979, 56, 685.1n

1n

400 cm�14000 cm�1

�d � �

Προβλήµατα

>� �� ������ ����

20-1. = �����:� ��� ���� ��� ������ �������������������� �� ���� � ���� "����� 20-1.

20-2. "&����� ��� ���� � ��� ��� ���� � ��� ������� �. =���� ��� �� ���������� �!����� � ��� ����� ���� �;

20-3. =��� ��� ����� �� ��� ����������� ��� 300 nm, ��������� ��������� � ! �� ���;

20-4. =�� � ���� ���� ��&����� �� !��������� ��������� ��� ���������;

20-5. =���� ��� � ����� ��� ������ � ����������������� ���������;

20-6. =��� ��� �� � �� ������� ��� �� � ��� ������� ���� ���� ��� ������ ��� ������� ��� �������������;

20-7. � ! �� ������� � ���� ��������� (� ������������DTGS) ��� ��� ��!����� ������ ����� ����� ���� ������. "&����� �� � ������ .

20-8. $�� ������ ��������� � ������ � ������������ ���� "����� 20-6.

(�) =�� � ������� ��� �������� ��� �� � �� �� � ��������, �� � ���� ������� ����� ��&�� ��� �� 600 nm(�����) ��� ��� –30°;

(�) >������ ���� !�� ������ ��� ��� (�������).

20-9. @ &� ��� ��� ������ � �������/cm ���� �!������ ��� ������ �������, �� ��� ���� "&���� 20-4.

20-10. (�) #� !��������� ��������� ���� ��� �� ��� ������ ������� ��� �� !���������� �� ���� ������� 512,23 ���512,26 nm;

(�) + !��������� ��������� , ��� ����� � nm ��� �������� �� ��� 512,23 nm ������ �� ��� �����!�������;

($) J������ �� !��������� ��������� �������� ��&����������� �� �� � ����� 8,00 cm ��� 185 �������/mm.

(�) J������ �� ������� !������ ( ) � ��&� ������ � ����� ������� 512,23 ��� 512,26 nm ��� ������ �����

��&�� ( ) ��� ������ !������ ����� ��&��, �� ��������� � 250 �������/mm ��� .

20-11. � ��������� ��������� ��� ! ������ ��� 1,500,���� ���� ����� ��� ���� � 0,50% ������� ����������.J������ �� � ����� �� !�� �������� ��� �� � ����� ����������� ��� ! ������.

20-12. #� ����� ��� !��!����� ��� ��: �!�� �������������� � ������ ��� �� � ���� �� ������������ �������� (������ ��� ����� !�� ���������). #�������� ����� ! �� � 30 ������� �������� � ��&� 1906��� ��� ������ � ��� �! �� ��: �!� KBr ��������������� ���.

'� ������ !������������� !���� �� ��� �� ��������� ����� ��: �!� ������� � ��������� ��� ������������ � ���� ������� �� �����.

∫˘„ÂÏ›‰·

b

¶Ï¿Î· KBr ¶Ï¿Î· KBr

¶ËÁ‹

ªË ·Ó·ÎÏÒÌÂÓË ·ÎÙ›Ó·∞Ó·ÎÏÒÌÂÓË ·ÎÙ›Ó·

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

¶ÚfiÛıÂÙÔ Ì‹ÎÔ˜ ‰È·‰ÚÔÌ‹˜ = 2b

80

1800

¢È·

ÂÚ

·ÙfiÙ

ËÙ·

(%

)

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm–1)

90

100

2000 1600 1400 1200 1000 800

5

698 cm–11906 cm–1

10 15 20 25

6 7 8 9 10 12 14 16

600

1 2 3 4 5

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ ( m)µ

698 cm�1

� 3,0°n � 1

104

� 10°n � 1�m5,8°103

1000 cm�1

40°

Page 31: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

Προβλήµατα 513

"�� � ����� �� ��������� !���� � ��� ���� ��������� �� � , ���� �� ������� � ��������� � �� ��������� �� �����. "�� � ������� ��������� ��� ,������ ��� ������������ �������. ��� ��, �� �������!������������� ���� ��� �� �������� � ����

, ��� m ��� ���� ��������. "�� �� ����� � ��&���� ����� KBr �� � ! ��� !�������� n, �� ����� ���������� ����� ��� , ��� �� �� &���� �� ������� ��� . #� ����� !��!����� ��� ��: �!�� ��� ����! ��� ��� !� ��� �� �� �����

��� ���������� N ������� � ��&� ��� ����� ������� ��� . J������ �� ���� ��� ��: �!�� �� �!�� ���������� �������� ��������.

20-13. J������ ��� ���� ��� ����!� ���� �� (�� �������������, ) �� ��������� ��� �� ����� ���� �����77 K (� �������� ����� ������) ��� ����� 298 K(� �������� !������).

20-14. � �� ���� ��������� (����� ��� ����!� ���� �� �������!� ������ �������) ��� ������� ������� (=����� 20-1) !� ��� �� ��� ���� ��� Planck:

��� ��� �� ����� �������, T ��� � � �������� (K), h ��� � ���� �� Planck, c ��� � �������� ��� ����� ��� k ��� � ���� �� Boltzmann. #� ���!�� ���� �� ��� ������ � ��&� !�� ����� ������� ��� ������� �������������� ��� =������ 20-1 ��� �� � ��� ���� ��� ����!� ���� �� ( ) � ��� ��� ��� � ��&� ��� !�� ������������. #� ���!�� ������ ��� � ��� ���������� ������������� Planck � ��&� ��� ����� ������� ��� :

<�� ����� ���� ����� �������, , � ���� ��� ����� !�� ���� �� ��� � ����� �� ��� ��� ��� �� ����� ��

.

(�) J������ �� ��� ��� ��� ,� 1000 K.

(�) J������ ��� ���� �� ��� ��� ��� � �������������� ����� 1000 K � ��&� ��� ,���� ��� ��������� , ��� .

($) "������ � �� (�) ��� �� !������� 9,99 ��� .

(�) � ������� ��� ��� ���� �� ���� ��������� ��� !�� ���� �������. ������ � �� �� ���� �� ���� ��������� ��� !�� ���� ������� �����1000 K � �� �� ���� �� ���� ��������� ����� 100 K. =��� ��� �� ����� ��� �������� ���;

20-15. � ��� ������� ���� ��� ������ ����������, �������� ����� ��� � ������, � ��������� !� ��� �� �������

��� L ��� �� ����� ��� ���������� � ��&� ��� ��������,c ��� � �������� ��� �����, ��� � ������ ���� ��������� ���������� ������ ! ������ ��� ��� � ���������� ��� ������ ���������� ����� ! ������. ' ���������� ��� ������ ���������� ������ ��� � ������������ ��� ��������� ��� ������� ��� ������� I � ��� �� ���� &���� � ���� ��� ������ , ���

��� � ������ ������ ��� t ��� � ������. � ������� ����� ��� � ����� ������� �� ������� �� �����. '

������ ���� ��� ������ ���������� ��� ��� �! �� ��������������� 21,0 cm ��� ��� ��� ��� ����������� ���� � . ?� � ��� ��������� ��� � ������ ����� �������.

+������ ���������

20-16. 7�� !���� ��� �� �� � ������ (����� 1) ��� � ��(����� 2), ���� "����� 20-17, � (�) � (�) .J������ �� ���� � ��� �����.

20-17. "&����� �� � ������ � ����� ��. <���� ������ ����� ��� ���� ��� �����;

20-18. (�) "&����� �� � ������ � ���������� &��� ������� ������ ��������� ���� "����� 20-21.(�) <�� ���� ������� ���� ��������, � �������� ������������ &��� ������� ������ ��������� ��&�� �������� �� ���� ��� ����������� � ��� ���. "&����� ����.(' ����������� ��� �� �� � ���� ������ �� �� .)

20-19. (�) J������ ��� ������ ���� ��� ���� "����� 20-18, ��� �� ��� ��� ������ � ����� ��� ���� ��������� ��� ����� �� � ������ ��������� ��� , ��� ����� ! ���� !�������� ��� 1,52 ��� � ! ���� !�������� ��� ������� ��� 1,50.(�) � � ��� ������ ��� ����������� (���� ������������� ���!����) � ��� ����� �� ������ ����� ��� � deci-bel ��� ����� (dB/m) ��� ��� ��� ��

J������ ��� ���� ����� &�!��/���� ���!�� ��� �������� �� ������ 20,0 m, � ��� �� 0,0100 dB/m.

20-20. J������ ��� ������� ���� ��� �� ���� ������������� ���� ����� �� ��� "����� 20-18, �� � ! ����!�������� ��� ������� ��� 1,400 ��� � ! ����!�������� ��� ��� ����� ��� (�) 1,600 � (�) 1,800.

20-21. #� ������� ���� ��������� ��� ��� ������������� ����� � ���� . *���� �� ��� ���� � � ���������� ! � ��� ����������. j����������� ������� ��� Snell ��� �� &���� � ���� ������ � �������������. =���� ��� � �������� ! ���� !�������� ���������� ��� ����� ��������;

20-22. � ���� �� ������� �������� ��� ��� ��� ������� ����!�� ��� �� ������� ��� �����!�� � !� 1 nM � ������ � ��. #� ! ��� � ��� ����!�� � �����������!�� ��� N-(1-������������ ��!�����) � �&���!������, ��� ��� ������� �������� ��\����� � ������������� ��������������� ���540 nm. #� ������� !������ ���� ��� ���� � ����� ��� �!� ������ �� teflon ������ 4,5 ������, ��� ������ ��������� �� ���������������� ����� ! ���

4,5 � 104 M�1 cm�1

(NO�2 )

√ÏÈ΋ ·Ó¿ÎÏ·ÛË

1

2

1 2

90Æ 45Æ

90°

�i

ÂÍÂÚ¯fiÌÂÓË ÈÛ¯‡˜

ÂÈÛÂÚ¯fiÌÂÓË ÈÛ¯‡˜� 10�/(dB/m)/10

/

ZrF4

�i

1 �m

�2

�1 � 0°�1 � 30°

CO2CO2

16,06 �s18,52 �s

CO2

I0I � I0e�t/t

t0

t

A �L

c ln 10 a1t

�1t0b

[M� (� � 2 �m)]/[M� (� � 10 �m)]

10,01 �m

�� � 0,02 �mM���� � 2,01 �m� � 1,99 �m

T �� � 10,00 �m� � 2,00 �mM�

M���

M���

ÂÎÂÌfiÌÂÓË ÈÛ¯‡˜ � ��2

�1

M� d�

�2�1

W/m2

M� �2�hc2

�5 a 1

e hc/�kT � 1

b

W/m2

�2

�1

b �N2n

� �1�2

�2 � �1�

N2n

� 1

�&

1 � �&

2

m�/2n � 2bm�/n � 2b�/n

m�/2 � 2bm� � 2b

�/2�

Page 32: 20Kef 483 514§ΗΜ-301... · 2011. 10. 5. · E. R. Crosson, K. N. Ricci, B. A. Richman, F. C. Chilese, T. G. Owano, R. A. Provencal, M. W. Todd, J. Glasser, A. A. Kachanov, B. A

514 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 20 Φασµατοφωτόµετρα

!�������� 1,29. #� �!����� !������ ���� ���� ������ ��teflon �� � ! ��� !�������� ����� ��� 1,33. #� �������!������ ���� ��� ���� ��� � ��� �!��� ������. +������� �� � ����� � � ��� ��� ��� ��� ���� ��� ������ ������ ���� !��� � � � �� ��� �� �� ���� ���� ��� ���������������� ��� ��� ����� ���.

º·ÛÌ·ÙfiÌÂÙÚÔ ÌÂÁ¿Ï˘ ÔÙÈ΋˜ ‰È·‰ÚÔÌ‹˜. [¶ÚÔÛ·ÚÌÔṲ̂ÓÔ ·fi W. Yao, R. H.

Byrne, & R. D. Waterbury, “Determination of Nanomolar Concentrations of Nitrite and Nitrate

Using Long Path Length Absorbance Spectroscopy,” Environ. Sci. Technol. 1998, 32,

2646.]

(�) =��� ��� � ����������� ��� � ��� �!��� ������ ��teflon; "&����� �� � ������ . (�) =��� ��� � ������ ���� �������� ��� �� ���� ����� ��� ���� �������� ��� !� ���� �� teflon /� ���;($) =��� ��� � ���� ��� �� ��������� !����������������� ����!�������� 1,0 nM;

20-23. (�) $�� ���� �������� ����������� �� ���� �� ����� � ��� � ���� 0,050 dB/cm (����� &�!��/����� ���!��, ��� ������ ��� =������� 20-19) ��� ��� ������������� 514 nm. #� ���� ��� ����������� ��� ����� ����� ��� ��� 3,0 cm. � ���� �������� ( ����"����� 20-21) ��� . =��� ��� �� ������ ��� ������� ������������ ����������� �� !�� ��� ��� ����������;(�) "�� � ! ���� !�������� ��� ������ ��� ����������� ���1,5, ��� �� ����� ������� ��� ����� ���� ���� ����������;=��� � ���������;

20-24. � � ������ ��� ! ��� !�������� n � �� ������������, ��� ��� ������� �����, !� ��� �� �� �����

��� �� ����� ��� � .(�) *����� ���� ��� ������� ��� n ��� �� � ��� � ���������� ���� �������: 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 2, 3, 4, 5 ��� .(�) � ��������� ��� ������� �� ����� � (!��� � �)� ������� ���� ������� ��&�� ��� ��� ��&�� ��� � ����

. "��� � !������ ��� �������� ������ � ����� ����� �� �� � ��� �� ������� ���;

&�� ��������� ������ ���� �� Fourier

20-25. #� ������� ��� ������������� � ��� ������� ������������� Fourier ��� ��� ���� .(�) =��� �������� ��� ��� � ������� ����!����, ;(�) #� ����� � !��������� ���������;($) =��� ��� ���� ��������� � !��������� ��������� ( ) ��� �������;(�) � �� !��������� ����!�����, , �� � �� �� ��� �! ��������:� ��� ���������������� (� ���� �� �� � :������ �����), ��� �� ������ ��������� ���� �� 0��� ;

20-26. "&����� ���� �� ����� !�� ��������� ���� "�����

20-29 ������ ��� �� �� ���� (� �������������! ������)/(� ������������� ��������) ��� �� �� !������(� ������������� ! ������) - (� ������������� ��������).

���� ���������� ��� ������

20-27. $�� ����� �� � ���� ����-���-������ �� � 8/1.=��� ������� �� � �� ������� ��� � ����� ���� ���� ���� � ���� ����-���-������ 20/1;

20-28. +�� ������� � ���� ����-���-������ �� � 100/1��� �� � ���� �� ����, S, � 1% �� ��������, e.@���!� � ������� ��� .(�) j����������� ���� ����� � !��!���� ��������� ��� ��! & � ��� �� ���� ���� !�� ������ ������, �� ����� ��� ��� ��� �������� ���� , �� !� � ���� ����-���-������ �� � .(�) @ &� ��� �� ���� ���� ���� � �� ����� � � ���� ��, ������ ����-���-������ ��&�� ��� � 200/1.($) @ &� ��� � ����� ���� n � ���� �� ��&�� � ��� ��������-���-������ ���� , ��������� ��� � ��� ���� ������� ��������.

20-29. #� ��� ������� �� ��� �� ���������� ������������ ���� ����� �������. � ��� �����, ��!������� ������ ��� � ��&� !�� �� ����!�� � �����

��� � ��������� ��� !��������� � ��� ��� ����� �� �����: � �� !������� ���� ������ ��� ���� � ����� = 60 s.� ��� ������ ! �� � ��� ���� ��� �� 100, 300 ��� 1000 �����: �� ��� ��������. ' � ����� ��� ����� ����-���-������ rms ���� ��� ������ ��� 60,0. =�����:� ���� ������ ����-���-������ ��� 300, 100 ��� 1 �����, ��������� � ��� ������ �� ��� � ��� � ����� � � ����� ���� �����.

ª¤ÛÔ˜ fiÚÔ˜ Û‹Ì·ÙÔ˜ Û ¤Ó· ›ڷ̷ ÛÙÔ ÔÔ›Ô Ë ·ÔÚÚfiÊËÛË ÌÂÙÚȤٷÈÌÂÙ¿ ÙË ÌÂÙ·‚ÔÏ‹ ‰˘Ó·ÌÈÎÔ‡ ÛÙ· 20 s. [∞fi A. F. Slaterbeck, T. H. Ridgeway, C. J.

Seliskar, & W. R. Heineman, “Spectroelectrochemical Sensing Based on Multimode

Selectivity Simultaneously Achievable in a Single Device,” Anal. Chem. 1999, 71, 1196.]

300 ·ÎÏÔÈ

1000 ·ÎÏÔÈ S/N = 60,0

S/N = 35,9

S/N = 20,9

S/N = 1,95

™‹Ì·

100 ·ÎÏÔÈ

1 ·ÎÏÔ˜

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

ÃÚfiÓÔ˜ (s)

200 40 60 80

� 20 s

1n

200/22 � 141/1� 200 � 22

S � e � 100 � 1

2000 cm�1

d

cm�1

��1 cm

dn/d�

6 �m�

�m�

(0,8974794)�2

�2 � (9,896161)2

n2 � 1 �(0,6961663)�2

�2 � (0,0684043)2

(0,4079426)�2

�2 � (0,1162414)2

70°�i

0,60 �m

∂ÈÛ·ÁˆÁ‹˘ÁÚÔ‡

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜CCD

√ÙÈ΋›Ó·

§¿Ì·

¶ÚÔ˜ ·fi‚ÏËÙ·

¶ÔÏ˘¯ÚˆÌ¿ÙÔÚ·˜

À‰·ÙÈÎfi ‰È¿Ï˘Ì· ·ÓÙȉڷÛÙËÚ›Ô˘

™ÂÈÚÔÂȉ‹˜ ۈϋӷ˜ teflon (Ì‹ÎÔ˜ 4,5 m)(ÂÛˆÙÂÚÈ΋ ‰È¿ÌÂÙÚÔ˜ 560 µm,¿¯Ô˜ ÙÔȯˆÌ¿ÙˆÓ 120 µm