Cпектрофотометрия - совокупность методов фотометрирования потоков оптич. излучения от источников излучения или после его взаимодействия с образцами в зависимости от длины волны; объединяет разделы спектрометрии, фотометрии и метрологии. С. источников излучения наз. спектрорадиометрией; она занимается измерениями энергетич. характеристик излучения и излучателей (потока силы света, светимости, яркости, освещённости и т. п.). В узком смысле под С. понимают теорию и методологию измерений фотометрич. характеристик образца, безразмерных коэф., определяемых отношением потоков: X = Ф/Ф0 (где Ф0 - поток, падающий на образец, Ф - поток, наблюдаемый после взаимодействия с образцом); в зависимости от направлений освещения и наблюдения величина X - коэф. пропускания, отражения или рассеяния. Специфич. случай С.- метод нарушенного полного внутреннего отражения.
Значения коэф. X зависят не только от свойств измеряемого образца
- оптич. постоянных (преломления показателя п и главного показателя
поглощения
),
однородности, формы и состояния поверхности, но и от длины волны
и условий измерения [направлений освещения и наблюдения f, положения освещаемого
участка на образце (х), поляризации, температуры]. Поэтому один и тот
же образец может иметь разные значения X в разных условиях измерений.
В прецизионной С. твёрдых материалов и покрытий для правильной интерпретации
результатов измерений в некогерентном излучении вводится представление
о многомерной аппаратной функции измерений (АФИ)
. Ширина АФИ по координатам
,
х соответствует спектральному
,
угловому
и пространственному
интервалам, выделяемым в данной схеме измерений. Каждое измеренное значение
X и его погрешность
рассматриваются как результат операции свёртки многомерных функций
в данных конкретных условиях, описываемых комбинацией параметров
(при известных поляризации и температуре) с соответствующими допусками по каждому
из параметров. Функциональные зависимости X от параметров
х измеряются так: один из параметров сканируется, а два других фиксированы.
Так получаются функции распределения - спектры
, индикатрисы
,
топограммы Х(х). Эти распределения тем ближе к истинному, чем меньше
ширины АФИ
,
использованные при измерениях; уменьшение же ширины АФИ лимитируется энергетически,
т. к. потоки излучения Ф и Ф0 пропорц. геометрическому фактору
Это приводит к альтернативному соотношению между случайными погрешностями
из-за шумов и систематич. погрешностями из-за конечности ширин АФИ.
Теоретически для идеально однородного материала с топограммой Х(х)
= const и при хорошо известных зависимостях его оптич. характеристик
от длины волны
и
можно
рассчитать
и
по
Френеля
формулам для поглощающих сред, но их применение ограничено несовершенством
формы и структуры реальных образцов. Эксперим. топограммы хорошо отполированных
пластинок (зеркал) свидетельствуют об остаточных неоднородностях ~ 10-3-10-2,
причём их распределения заметно зависят от времени. Этот предел «идеальности»
поверхности эталонов и стандартных образцов из оптич. материалов в конечном
счёте ограничивает и точность спектрофотометрич. исследований твёрдых тел
в целом.
В С. жидкостей модельное описание првцесса измерений значительно упрощается, т. к. обычно применяются унифициров. схемы измерений: во всех серийных спектрофотометрах почти параллельный пучок падает по нормали на типовую кювету с исследуемой жидкостью.
Вещества в газовой фазе в С. не исследуются.
Осн. прибор, используемый в С.,- спектрофотометр (см. Спектральные приборы). Об измерениях в когерентном лазерном излучении см. в ст. Фотометрия импульсная.
В. А. Никитич