МЕТОДЫ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА

В практике лабораторных исследований большую группу состав­ляют методы оптико-спектрального анализа (ОСА), в которых со­став исследуемой биопробы и концентрация компонентов определя­ются на основании изучения ее оптического спектра. Они особенно эффективны при изучении молекулярного и элементного состава компонент пробы.

Все методы этой группы отличаются необходимостью предвари­тельного перевода исследуемой пробы в атомарное состояние. Извест­но большое количество способов атомизации вещества — газовое пла­мя, электроподогрев, электрическая дуга, лазер и т. п., с помощью ко­торых переводят атомы биопробы в возбужденное состояние, в резуль­тате чего они на короткие периоды времени переходят с низшего энер­гетического уровня на более высокие. При обратном их переходе на нижний уровень основного состояния происходит испускание фото­нов, в результате чего можно зарегистрировать характерный спектр испускания или поглощения лучистой энергии, по которому и судят о составе исследуемой пробы (каждому элементу соответствует свой на­бор спектральных линий). Чаще всего перевод исследуемого соедине­ния в атомный пар осуществляют путем распыления вещества в горел­ке с последующей термической диссоциацией в пламени.

Взаимодействие света с веществами – это взаимодействие свето­вого электромагнитного поля, колеблющегося с высокой частотой, с электронами, атомами и молекулами веществ, находящимися в этом поле.

Свет ведет себя как электромагнитная волна только при распространении через непоглощающие среды. В остальных случаях световой поток представляется, как поток частиц — фотонов.

Согласно молекулярной теории света, под действием электромагнит­ного поля световой волны в молекулах среды происходит смещение связующих пар внешних (оптических) электронов в сторону более элек­троотрицательного атома. Это смещение приводит к несовпадению центров положительных и отрицательных зарядов, т. е. молекулы по­ляризуются и приобретают характер диполей. Диполи совершают вы­нужденные колебания с частотой, равной частоте падающей световой волны. Кроме того, данные диполи являются источниками вто­ричных сферических волн. Если среда однородна и изотропна (свойства среды одинаковы во всех направлениях) и падающая световая волна плоская, то из-за интерференции ее со всеми вторичными волнами, излучаемыми диполями среды, получается плоская ре­зультирующая волна, которая распространяется в соответствии с за­конами преломления и отражения света. Так как распространение света в преломляющей среде связано с поляризуемостью ее молекул, то различные соединения, среды и вещества имеют разную прелом­ляющую способность.

Рефракция есть мера электронной поляризуемости вещества, ха­рактеризующая его физико-химическое состояние. Рефракцию исполь­зуют для определения состава и структуры химических соединений. Рефрактометрические методы нашли применение в лабораторной ме­дицине. Например, измерение содержания общего белка в сыворотке крови или в лиофильно высушеных биопрепаратах крови — сыворо­точном альбумине, фибриногене и др. проводят с помощью специаль­ного прибора рефрактометра.

Распространение света в среде связано с поляризуемостью моле­кул данного вещества. Под действием поля электроны атомов или молекул вещества совершают вынужденные колебания. При совпаде­нии частоты колебания поля приходящей волны и собственной час­тоты колебаний электронов возникает резонанс и поглощение света.

Зависимость фазовой скорости распространения световой волны в веществе от длины волны называют дисперсией света, или рефрактометрической дисперсией.

Интерференция наблюдается при определенных условиях при на­ложении двух или нескольких световых пучков. Интенсивность света в области перекрытия пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей пучков.