SPETTROFOTOMETRIA

LEZIONE 3
SPETTROFOTOMETRIA
•
•
•
•
SPETTROSCOPIA
SPETTROMETRIA
SPF
FORS (Fiber Optics Reflectance
Spectroscopy)
• RS (Reflectance Spectroscopy ma anche
Raman Spectroscopy !!! )
Tutti sinonimi
ASSORBANZA SPETTRALE
PA P0 − P
A=
=
P0
P0
SCHEMATIZZAZIONE DEI LIVELLI
ENERGETICI DEGLI ORBITALI
MOLECOLARI
SPETTRO DI ASSORBMENTO AL
VARIARE DELLA LUNGHEZZA D’ONDA
Spettro di assorbimento di un
colorante fucsia
λ
IR
lontano
15 µm
IR
medio
6 µm
10
102
103
IR
estremo
10-2
10-1
3 µm
10-3
750 nm
10-5
10-4
rossi
10-6
600
aranci
gialli
500
lunghezza d’onda λ (m)
10-7
10-8
10-9
10-10
10-11
LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO
1
IR
vicino
verdi
450
380
nm
blu
violetti
UV 190-380 NM
SPETTROFOTOMETRIA
IN ASSORBANZA:
-STRUMENTI DA
LABORATORIO
-CAMPIONI SOLUBILI
-ANALISI INVASIVE E
DISTRUTTIVE
LA LUCE
ATTRAVERSA IL
CAMPIONE =>
ANALISI
QUANTITATIVA
IN RIFLETTANZA:
-STRUMENTI PORTATILI
-CAMPIONI SOLIDI
-ANALISI NON INVASIVE
LA LUCE VIENE
RIFLESSA DALLA
SUPERFICIE DEL
CAMPIONE
ANALISI
QUALITATIVA
RADIAZIONE ASSORBITA E
RADIAZIONE RIFLESSA
PA
A=
P0
PR
R=
P0
Per il principio di conservazione dell’energia la radiazione che non
viene assorbita è riflessa indietro
A + R =1
Radiazione che ha
interagito selettivamente
con l’oggetto: porta
informazione sul colore
Riflessione diffusa
(o lambertiana)
Sorgente
Riflessione speculare
(brillantezza)
Radiazione che non ha
interagito con l’oggetto:
porta informazione
sull’illuminante
RIFLETTANZA SPETTRALE
LA RIFLETTANZA E’ UNA PROPRIETA’
FISICA DEGLI OGGETTI
quantità di radiazione retrodiffusa da una
superficie in dipendenza della lunghezza d’onda.
E
riflessa
R(λ
λ) =
Eincidente
Spettro di riflettanza
RIFLETTANZA
400
450
500
550
Lunghezza d’onda (nanometri)
600
650
700
Radiometria:
Radiometria misura della radiazione elettromagnetica
Fotometria:
Fotometria misura della luce (radiazione visibile)
Spettroradiometria:
Spettroradiometria misura dell’energia della luce alle singole
lunghezza d’onda
ESEMPI di molecole organiche con
spettri caratteristici di
assorbimento/riflessione nel visibile
CLOROFILLA
CAROTENE
OSSIEMOGLOBINA
SPETTRI DI LUCE EMESSA
LE PROPRIETA’
DI
ASSORBIMENTO
E DI EMISSIONE
A LIVELLO
ATOMICO SONO
LE STESSE
FILAMENTO DI UNA LAMPADINA A INCANDESCENZA
Misura dell’ energia riflessa per ogni λ rispetto a uno
standard calibrato
Misura delle grandezze psico-fisiche della radiazione
elettromagnetica visibile all’occhio umano
L’utilizzo del termine ’Luminoso’ si riferisce alla capacità percettiva
dell’uomo e quindi alla radiazione visibile
Grandezze
Radiometriche
Filtro: Funzione di
Luminosità Std CIE
Grandezze
Fotometriche
La fotometria diventa una scienza moderna nel 1942 quando la CIE
introduce il concetto di risposta dell’occhio umano medio
SPETTRI ESTESI NEL VICINO IR
(->2400 nm)
100
90
Azzurrite
trasmittanza %
80
70
60
Cinabro
50
40
30
20
10
Blu di smalto
0
400
800
1200
1600
lunghezza d'onda (nm)
2000
2400
SFERA INTEGRATRICE:
RACCOGLIE TUTTA LA
RADIAZIONE RIFLESSA DALLA
SUPERFICIE MISURATA
STRUMENTAZIONE
RIVELATORE
(MULTILEMENTO)
Scomposizione
luce bianca:
Newton 1666
Luce
monocromatica
STRUMENTAZIONE PORTATILE
SPETTROFOTOMETRO
(analizza la radiazione proveniente dal campione)
SORGENTE DI
RADIAZIONE
(UV – VIS – NIR)
FIBRA OTTICA
CAMPIONE
ALCUNI RISULTATI
• PIGMENTI PITTORICI
• CARATTERIZZAZIONE NEL VISIBILE
380-680 nm
• NIR (VICINO INFRAROSSO 680-1100nm)
CARATTERIZZAZIONE SPETTRALE COMPONENTE
INVISIBILE A OCCHIO NUDO