ماهیت نور (nature of light)

مقدمه 

بسیاری از اندازه گیری ها که در ازمایشگاه های بالینی انجام میشود بر مبنای اندازه گیری انرژی تابیده شده ، انرژی عبور کرده ، انرژی جذب شده ، انرژی پراکنده شده یا منعکس شده تحت شرایط کنترل شده صورت میگیرد. در این فصل به اصول چنین اندازه گیری هایی می پردازیم.

 

ماهیت نور 

تابش های الکترومغناطیس شامل انرژی های تابش شده است که طول موچ آنها از 10 nm  در مورد امواج کیهانی شروع میشود و به 1000 km برای امواج رادیویی میرسد. با این حال ما در این فصل وقتی در مورد واژه نور صحبت میکنیم شامل انرژی های تابیده شده در گستره فرابنفش تا نور مرئی(180 – 800 nm) است.

طول موج نور به صورت فاصله بین دو قله که نور در شکل موج سفر میکند تعریف میشود . این فاصله به صورت نانومتر (nm) برای طول موج بیان میشود و در فتومتری بیشتر استفاده میشود . واحد دیگر که برای طول موج استفاده میشود و کمتر رایج است انگستروم است . یک نانومتر برابر با 10 انگستروم است .

از ویژگی های دیگر نور این است که امواج نوری بصورت بسته های انرژی معینی به نام فوتون منتشر میشوند . ارتباط بین انرژی این فوتون ها و فرکانس موج نوری طبق رابطه زیر بیان میشود.

                                                                                                          E= h v

 E عبارت است از انرژی بر اساس واحد ارگ (erg) ، 

V عبارت است از فرکانس نور بصورت دور در ثانیه (cycles per second)

h عبارت است از ثابت پلانک (6.62 * 10^27).

 

فرکانس نور(v) با طول موج آن طبق رابطه زیر ارتباط دارد.

                                                                                            ν = c / λ

c عبارتست از سرعت نور در خلا (3*10^10 cm/s)

λ عبارتست از طول موج به سانتی متر

اگر این دو معادله را با هم ترکیب کنیم معادله زیر به دست میاید 

                                                                                                 E = hc / λ

این معادله نشان میدهد که انرژی نور با طول موج آن ارتباط معکوس دارد برای مثال تابش فرابنفش با طول موج  200 nm انرژی بیشتری نسبت به تابش فروسرخ با طول موج  750  nm  دارد.   

چشم انسان قادر است که تابشهای انرژی با طول موج بین 380-750 nm را تشخیص دهد اما تجهیزات امروزی اندازه گیری طول موجهای کوتاهتر و طول موجهای بلند تر طیف نوری را تشخیص و اندازه گیری کنند. نور خورشید یا نوری که از رشته تانگستن ساطع میشود مخلوطی از طول موجها یا طیفی از تابشهای انرژی با طول موجهای مختلف است که چشم آنها را به عنوان نور سفید مشناسد. جدول 10-1 ارتباط تقریبی بین طول موج ها و ویژگی های رنگی به صورت فرابنفش (UV) ، مریی و فرو سرخ کوتاه از این طیف را نشان میدهد .بنابراین یک محلول هنگامی که در معرض نور سفید قرار میگیرد و سبز به نظر میرسد در واقع نور بین طول موجهای 500-580 nmرا از خود عبور داده و بقیه طول موج ها را جذب کرده است . به طور مشابه اگر یک جسم جامد سبز به نظر میرسد در واقع آن نور را در این طول موج ها(500 – 580 nm)  انعکاس داده اما طول موجهای دیگر را جذب کرده است .

 

بطور کلی اگر ما شدت نور عبوری از یک محلول رنگی را در برابر شدت نور عبوری از یک محلول مرجع در سرتاسر یک طیف نوری مقایسه کنیم در حقیقت ما یک منحنی طیف عبوری (spectral transmittance curve ) را بدست اورده ایم که خاص آن طیف (spectrum) است ( و خاص آن محلول رنگی است ). چنین منحنی هایی را میتوانید در شکل 10-1 برای محلول های نیکل سولفات (a) و پتاسیم پرمنگنات (b) ببینید. بررسی منحنی ها به ما نشان میدهد که رنگ محلول a سبز است چون نور عبوری نزدیک به ناحیه سبز از طیف عبوری بیشترین شدت خروجی را دارد. منحنی b طیفی از محلول را نشان میدهد که نور را بیشتر در نواحی آبی ، بنفش و قرمز از خود عبور میدهد و چشم نیز مخلوط این نور ها با این طول موجها را بصورت ارغوانی تشخیص میدهد.  

 

 

منبع:تیتز پایه های شیمی بالینی و تشخیصهای مولکولی،ویرایش پنجم،فصل دهم

,Tietz; textbook of clinical chemistry and  molecular diagnostics ,fifth edition,chapter10