نور گرمایی و کاربردهای آن

adimo1
عیوب انکساری و تعیین نمره عینک
۱۷ / ۰۶ / ۱۳۹۷
light
توهم حرکت سریع تر از نور
۱۷ / ۰۶ / ۱۳۹۷

نور گرمایی و کاربردهای آن

کروماتوگرافی

نور گرمایی و کاربردهای آن

 برای ساکنان مناطق بیابانی ، سراب، پدیده‌ای آشنا می‌باشد. این امر نتیجه تغییر ضریب شکست نور در هوای مجاور زمین بر اثر بازتابش انرژی نورانی خورشید می‌باشد. این تغییرات، گاهی فقط موجب اختلال در دید مناطق دور شده ، گاهی آنقدر زیاد است که تصویر آسمان مقابل در روی زمین مشاهده می‌شود. در فیزیک ، پدیده سراب را ناشی از اثر نور گرمایی می‌دانند که اساس طیف سنجی نور  گرمایی را تشکیل می‌دهد. اکنون امیدهای زیادی وجود دارد که از این پدیده بتوان در حد تشخیص یک اتم یا مولکول در نمونه‌های واقعی استفاده کرد.

نقش لیزر در طیف سنجی نور گرمایی

از یک لیزر به‌عنوان منبع گرمایی استفاده می‌شود و از همین لیزر یا لیزری دیگر به‌عنوان پرتو دنبال کننده تغییرات ضریب شکست ، در اثر افزایش دما ، استفاده می‌نمایند. در محلول و جامداتی که جذب نور در آنان کم است، می‌توان تغییرات ضریب شکست خود جسم را دنبال کرد. در مواد کدر یا موادی که نور را پراکنده می کنند، مانند پودرها ، می‌توان از تغییرات ضریب شکست محیط مجاور استفاده کرد.

روشهای اندازه گیری تغییرات ضریب شکست

عدسی گرمایی ، اولین بار توسط “گوردون” و همکارانش در سال ۱۹۶۵ مشاهده شد. مقدار کمی از پرتو لیزر در عبور از بنزن ، جذب شده ، دمای آن را بالا می‌برد. مقدار این دما در وسط ظرف ، بیشتر و در اطراف کمتر است. این گرما موجب ایجاد یک توزیع ضریب شکست در بنزن می‌شود که مانند یک عدسی مقعر عمل می کند. واگرایی در پرتوی لیزر را می‌توان به‌سهولت با اندازه گیری قطر لکه آن تعیین کرد.

انحراف نور _ گرمایی عرضی

انحراف نور _ گرمایی عرضی ، اولین بار بوسیله “بوکارا” و همکارانش در ۱۹۸۰ مشاهده شد. پرتو گرم کننده لیزر پالسی یا مدوله شده می‌باشد که تقریبا عمود بر سطح ، تابانده می‌شود. البته این پرتو می‌تواند لیزر نباشد. انرژی جذب شده از این پرتو به سیال مجاور داده می‌شود. گرمای انتقال یافته ، گرادیان ضریب شکست پالسی یا تنظیم شده ایجاد می‌کند. این تغییرات را می‌توان با پرتوی دیگری که از نزدیکی سطح نمونه و به موازات آن تابیده می‌شود، دنبال کرد. از اولین استفاده‌های شیمیایی این روش ، گرفتن طیف تبدیل فوریه فرو سرخ از اجسام جامد می‌باشد.

روش عدسی گرمایی با پرتوهای متقاطع

در این حالت ، عدسی گرمایی تولید شده بوسیله یک پرتو لیزر را با لیزر متقاطع دیگری دنبال می‌کنیم.

توری پراش نور _ گرمایی

در این روش ، اثر پراش نور _ گرمایی را می‌توان بوسیله دو لیزر دمشی ایجاد و با پرتوی لیزر دیگری تعقیب کرد.

موارد استفاده تجزیه شیمیایی

بررسی مواد

“لو” و همکارانش در سال ۱۹۸۴، از روش نور گرمایی به‌عنوان جایگزینی برای روش نور _صوتی جهت گرفتن طیف فرو سرخ جامدات استفاده نمود (گرفتن طیف فرو سرخ آرواره و دندان فیل فروهیپوس ، یک جانور ما قبل تاریخ). از روش نور _ گرمایی می‌توان جهت دنبال کردن رسوب الکترو شیمیایی بر سطح الکترود ، یا بررسی خوردگی نوری نیم رسانا استفاده کرد. روش نور _ گرمایی می‌تواند خواص گرمایی اجسام را نیز تعیین کند.

کروماتوگرافی

کاربرد روش نور _ گرمایی در کروماتوگرافی مایع به قطر کوچک و کروماتوگرافی گازی با ستون مویین بیش از همه مورد توجه است. مزیت استفاده از این روش امکان کاربرد آشکارساز‌های بسیار کوچک در حجمهای بسیار کوچک حتی نانو لیتر و پیکو لیتر است و می‌توان عدسیهای گرمایی قوی ایجاد کرد. همچنین از آشکارسازهای نور _ گرمایی می‌توان در کروماتوگرافی فوق بحرانی که در آن دی اکسید کربن فوق بحرانی به‌عنوان فاز متحرک استفاده می‌شود، بکار برد. از انحراف نور _ گرمایی عرضی با یک لیزر پیوسته کار برای تعیین مواد روی یک صفحه سیلیسی کروماتوگرافی لایه نازک استفاده شده است.

کروماتوگرافی

کاربردهای دیگر عدسی گرمایی

جهت تعیین مقادیر بسیار کم فسفات در آب ، اندازه گیری پروتئین در الکتروفورزژل از اندازه گیری‌های مربوط به عدسی گرمایی استفاده کرده‌اند که این روشها ، صدها بار حساستر از روشهای معمولی است.

محدودیت استفاده از روش نور _ گرمایی

افزایش نوفه با افزایش توان لیزر ، همچنین جریانهای پراکنده هوا یا تکان خوردن نمونه موجب از بین رفتن عدسی گرمایی می‌شود. از بین رفتن نمونه جامد در اثر تابش لیزر و ایزومری شدن نوری نمونه ، از جمله محدودیت‌های استفاده از این روش می‌باشند.

چشم انداز

روش طیف سنجی نور _ گرمایی با شیوه تک مدی و چند مدی پارامتر‌های اپتیکی ، به صورت تئوری و عملی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. محققان ، چنین روشی را برای آشکارساز کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا مفید می‌دانند. سیستم پیشنهادی این محققان بسیار ساده است. لیزر گازی آرگون ، الیاف نوری ، آشکارساز فوتودیود و دستگاه نمایشگر به اضافه چند آینه ، کل این سیستم را تشکیل می‌دهند. محققان در حال تحقیق برای گسترش این روش در رشته شیمی تجزیههستند و به نظر می‌رسد، کاربرد این روشها در آینده سریعا گسترش یابد.

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *