Kolorimeter av Lego med LED som lyskilde og detektor

Kolorimeteret skal se slik ut når det er ferdig. Lys (dvs. elektromagnetisk stråling) vekselvirker med stoff, og ulike bølgelengder av lyset gjør dette på forskjellige vis. I spektrofotometri benytter vi oss av dette fenomenet til å gjøre målinger. Dette kalles spektroskopi og instrumentene som brukes kalles spektrofotometre. Instrumentene er nesten alltid kostbare. I tillegg er de lukkede ("svarte bokser") og dermed ikke-intuitive.

Kolorimetri er en del av spektroskopien, der man bare bruker en liten del av det elektromagnetiske spekteret, nemlig det synlige lyset. I kolorimetri skinner man lys gjennom en farget løsning, og måler hvor mye lys som kommer ut på den andre siden (transmitteres). Dette kan fortelle noe om konsentrasjonen av løsningen lyset passerer igjennom. Vi sier at det lyset som passerer gjennom den fargede løsningen blir transmittert og den andelen av lyset som ikke passerer igjennom blir absorbert. Hvor mye, eller lite, lys som absorberes er avhengig av forbindelsen (molekylene, kompleksene, ionene) lyset går igjennom.

Kolorimetri er en intuitiv og enkel måte å lære om de grunnleggende prinsippene innen spektroskopi. I tillegg er det ikke en utdatert metode, men brukes i en rekke analyser også i dag.

I dette forsøket bruker vi lysdioder (LED = light emitting diode) som både lyskilde og detektor. LED varer lenge og sender ut lys over et lite bølgelengdeområde, typisk rundt 20-30 nm rundt toppverdi. Fordi LEDene utstråler lys over et så smalt bølgelengdeområde kan de brukes i et kolorimeter. Egentlig skulle lyskilden avgi lys ved kun én bestemt bølgelengde.

En LED lyser når strøm sendes igjennom den. Det å bruke en LED som detektor er nok overraskende for mange, men det har vært kjent i flere tiår for de innvidde (kjernefysikere?). En LED vil danne en spenning hvis den utsettes for lys med samme eller lavere bølgelengde enn det lyset den sender ut. Her bruker vi en rød LED som detektor fordi den er følsom for alle farger i det synlige spektret. Spenningen vil øke lineært med økende lysstyrke (over et visst område), og dette danner grunnlaget for å bruke den som detektor.