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光化學基礎--光的透過和吸收

  

光是具有特定頻率(波長)的電磁輻射。電磁輻射涵蓋從宇宙射線到無線電波的范圍(圖1-1),通常所說的光指的是紫外光(UV)、可見光和紅外光,波長范圍分別在40~400nm、400~800nm和800nm以上。
 
 
    紫外光是波長為40~400nm的光,又可分為真空紫外(<200nm)、中紫外(200~300nm)和近紫外(300~400nm)。在一般光化學研究和光固化應用中有實際意義的是中紫外和近紫外區的紫外光,通常又劃分為UV A(315~400nm)、UV B(280~315nm)和UV C(200~280nm)三個波段。一般的光固化體系中應用較多的是UV A和UV B,集成電路制作的光刻技術中則用到UV C段甚至更短波長的光。
    光固化涂料應用中常常要考慮深層固化的問題,這是由于光穿過吸光物質時其強度會發生衰減。光衰減的程度可以用比爾-朗伯(Beer-Lambert)定律描述:
 
 
    式中,I0為入射光的光強;I為透射光的光強;ε稱為摩爾消光系數,與被透過物中吸光物質的性質和入射光的波長有關;c為該吸光物質的濃度;l為光程長。
    留意上式中吸光物質濃度越大,則光衰減越嚴重,因此在實際應用中,過高的光引發劑濃度不利于深層固化。
    光的吸收其本質是光的能量轉移到吸光物質,使吸光物質分子由低能量狀態轉化到高能量狀態,例如從基態到激發態。吸收的能量與光的波長如下關系:
△E=hv=hc/λ
    式中,△E為分子激發態和基態的能級差,單位J;h為Planck常數,其值為6.62×10-34J·s;v為光的頻率,單位s;c為光速,其值為3×1017nm/s;λ為光的波長,單位nm。可見,波長越短則能量越高。紫外光波長比可見光短,因此其能量較高,會對生物細胞產生破壞作用,所以應盡量避免紫外光對皮膚的輻照。遠紫外線能量高,可用來殺菌消毒,通常用的殺菌燈就是主波長為200~300nm的紫外燈。

 

 

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