اندازه‌گیری شدت جذب، عبوردهی و بازتاب با استفاده از طیف‌سنج نور مرئی وفرابنفش
خواص اپتیکی مواد از برهمکنش تابش الکترومغنایس با مواد حاصل می‌گردد. از تأثير متقابل پرتوهاي الکترومغناطيس با ماده پديده‌هايي مانند بازتاب، جذب، عبور، شکست و خاصيت الکترونيکي حاصل مي‌شود که اين پديده‌ها، ويژگي‌هاي نوري اجسام را مشخص می‌کنند. در واقع مانند آنچه که در شکل ۵ به طور شماتیک نشان داده شده است، وقتی پرتو نور با طول‌موج‌های مختلف به یک ماده می‌تابد، بخشی ازآن توسط ماده جذب شده و بخشی نیز از سطح ماده بازتاب می‌کند و قسمتی نیز از ماده عبور می‌کند.
شکل ۵- طرح شماتیکی از برهمکنش نور با ماده
مقدارشدت نور تابشی با مجموع شدت پرتوهای بازتابی و جذبی در همه طول‌موج‌ها برابر است، بنابراین در تابش نور به ماده رابطه زير را خواهيم داشت :
|
(۴) |
T+R+A = 1 |
که T شدت نورعبوریافته، R شدت نور بازتابی و A شدت نور جذب شده توسط ماده می‌باشد. شدت پرتو نور نیز به صورت تعداد پرتوها در واحد سطح در واحد زمان تعریف می‌گردد.
همان گونه که در شکل ۴ نیز ارائه شده است، اگرضخامت جسم x باشد، شدت نور جذب شده برابراست با:
|
(۵) |
وشدت نور عبور یافته از جسم برابر است با:
|
(۶) |
که در روابط (۵) و (۶) پارامتر α ضریب جذب جسم است، که از رابطه بیر- لامبرت بدست می‌آید. طبق قانون بیر-لامبرت وقتی پرتو نور با شدت I0 به جسمی با ضخامت x می‌تابد، شدت نور عبوری از جسم برابر با:
|
(۷) |
که α ضریب جذب ماده است که به جنس آن بستگی دارد.
اندازه‌گيري‌هاي تجربي A ،R و T با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر ( طيف‌سنج) انجام مي‌گيرد. در يک دستگاه اسپکتروفوتومتر با تابش نور با طول‌موج‌های گوناگون به ماده شدت نور عبوری، جذبی و بازتابی توسط آشکارساز اندازه‌گیری شده و براساس طول‌موج نور گزارش می‌شود. از روی مقدار داده‌هاي خروجي دستگاه اسپکتروفوتومتر(A,R,T) می‌توان برای محاسبه پارامترهاي اپتيکي مثل ضریب جذب (α) و گاف انرژی (Eg) استفاده نمود.
اسپکتروفتومترها مستقیما برای اندازه‌گیری شدت نور در طول‌موج‌های مختلف استفاده می‌شوند و می‌تواند نماینده درصد نور تابشی، جذب شده و یا بازتابی باشند. با استفاده از این اطلاعات و مقایسه تغییرات آنها با پارامترهای مختلف می‌توان خواص اپتیکی مواد را بررسی نمود و آن را برای اهداف به کار گرفت. درشکل ۶ میزان عبور، بازتاب و جذب از لایه نازک اکسیدروی با ضخامت ۲۰۰ نانومتر برحسب طول‌موج نشان داده شده است. این داده‌ها از طریق یک دستگاه اسپکتروفوتومتر UV-VIS اندازه‌گیری شده است.
شکل ۶- میزان عبور، بازتاب و جذب از لایه نازک اکسیدروی