Der Aufbau der Spektralphotometer

Den Aufbau eines Spektrometers zeigt Abb.4: das zu analysierende Licht gelangt durch einen Spalt auf ein Prisma, von wo aus die einzelnen Wellenlängenkomponenten in unterschiedliche Richtungen gebrochen werden. Aus den einzelnen Komponenten wählen wir mittels eines beweglichen Spaltes einen Wellenlängenbereich aus, von dem dann mittels eines dahinter angeordneten Detektors die Intensität bestimmt wird. (Anstelle des Detektors könnte hier auch ein weiteres Experiment z.B. ein Absorpionsexperiment nach Beer und Lambert aufgebaut werden.)

 

4. Der prinzipielle Aufbau eines Prismenspektrometers.

Die Abbildung Abb.5 zeigt die Absorptionsspektren von drei unterschiedlichen Lösungen. Erkennbar ist, dass die drei unterschiedlichen Lösungen in verschiedenen Wellenlängenbereichen absorbieren. Mit unseren Augen nehmen wir die Komplimentäranteile des absorbierten Lichtes wahr. So dass z.B. der absorbierte Grünanteil als rot wahrgenommen wird. Chlorophyll absorbiert rot und blau, deshalb sehen wir dann grün. Das Absoptionsspektrum repräsentiert mit E2-E1=h·f; (E2>E1) die zugehörigen charakteristischen Energieübergänge und erlaubt so auf die Identität der atomaren oder molekularen Strukturen zu schließen. Im Falle von farblosen Lösungen tritt das volle Farbspektrum durch die Lösung hindurch, und es können so keine Hinweise auf die Zusammensetzung gewonnen werden. Bei unterschiedlichen Schichtendicken der gleichen Lösung wächst die Absorbanz proportional mit der Schichtendicke.

 

5. Beispiele zu Absorptionsspektren.

In der Praxis werden die Absorptionsspektren in der Regel mittels Absorptionsspektrometer aufgenommen, in denen die Wellenlängenaufteilung mittels optischer Gitter erfolgen Abb.6. Bei einem einfach aufgebauten Spektrometer werden in den einzelnen Wellenlängenbereichen die Ermittlung der Absorbanz und damit die Konzentrationswerte an den eigentlichen Proben in Vergleich zu Referenzflüssigkeiten in getrennten Messungen vorgenommen. Bei der sog. Zweiwege‑Spektrometrie messen wir gleichzeitig die Daten der Probe- und der Referenzflüssigkeit.

 

6. Prinzipskizze eines einfachen, handelsüblichen Gitterspektralphotometers.

 In der medizinischen Praxis werden unbekannte Lösungen mit sehr kleinem Extinktionskoeffizienten (farblos) durch dafür geeignete Reagenzien in farbige Lösungen mit einem großen Extinktionskoffizienten umgewandelt, damit die Konzentrationsmessung auf die Messung im sichtbaren Bereich zurückgeführt werden kann.

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