Conseils supplémentaires pour la fiche de travail 4.1 :
Comment construire soi-même un photomètre d'absorption (3/4)

Précision des mesures

Les erreurs de mesure accidentelles doivent être distinguées des erreurs systématiques dans toutes les mesures physiques.

Les erreurs accidentelles...

... can emerge from various sources;

  • imprécision de l'alignement optique due à des interventions manuelles telles que le remplacement de la source lumineuse ou de l'échantillon
  • dérive de la luminosité de la source lumineuse en raison d'une alimentation électrique instable ou du vieillissement
  • échantillons ou cuvettes contaminés
  • bulles d'air sur les fenêtres des cuvettes
  • matières en suspension dans l'échantillon qui influencent la transparence par diffusion de la lumière. Les matières en suspension doivent être filtrées avant l'analyse si l'on veut examiner exclusivement l'absorption des substances dissoutes.

Il existe d'autres sources d'erreurs de mesure qui ne peuvent être évitées, même en faisant preuve d'une grande diligence. Pour éviter les principales erreurs, certaines règles doivent être respectées :

  • les matières en suspension indésirables peuvent être détectées en éclairant l'échantillon à l'aide d'un pointeur laser. Les particules diffusent le faisceau collimaté, ce qui peut être facilement observé.
  • chaque mesure doit être répétée avec le solvant de référence avec diligence.
  • les cuvettes ne sont touchées qu'avec des gants propres. Les gants jetables transparents en polyéthylène (PE) sont applicables. Les gants en tissu ou les gants de laboratoire recouverts de talc ne conviennent pas.
  • les données obtenues doivent faire l'objet d'un contrôle de plausibilité dès la prise de mesure. Exemples :
    • si les valeurs restent constantes lorsque l'on change de longueur d'onde, le traitement électronique du signal est probablement surchargé
    • si les données de l'échantillon sont plus brillantes que les données de référence, soit le solvant de référence est pollué, soit l'alignement optique est inexact, soit la luminosité de la source lumineuse a changé.
Equations ↓

Les erreurs systématiques ...

... sont imputables aux caractéristiques de la fonction exponentielle de la loi de Lambert et aux conséquences de la précision expérimentale qui en découlent. Nous décrivons ceci en utilisant les relations entre les données de référence et les données de l'échantillon de la section sur l'analyse des données des photomètres :

I ref =G⋅ I o e − a ref x             I probe =G⋅ I o e − a probe x
Le logarithme de son quotient doit être trouvé afin d'obtenir, après une certaine transformation, le coefficient d'absorption.

Si l'échantillon n'est que légèrement absorbant et que l'affaiblissement de la lumière dans la cuvette de l'échantillon est par conséquent négligeable par rapport à celui dans la cuvette de référence, le quotient s'approche de 1 et le logarithme de ce quotient est proche de 0. Dans ces cas, même des différences mineures dans l'alignement optique peuvent provoquer des changements de la fonction instrumentale G, qui peuvent surpasser les effets de l'absorption légèrement différente.

Cependant, si l'échantillon est très absorbant et que la valeur mesurée Iprobe presque 0, même de petites variations de cette valeur évoquent des changements numériques importants du quotient et l'erreur correspondante dans le coefficient d'absorption.

Quelle valeur de a pour un x donné produira l'erreur systématique la plus faible ? Ou : Quelle longueur de cuvette faut-il choisir pour analyser un échantillon avec un coefficient d'absorption donné tout en produisant l'erreur la plus petite ?

Il semble s'agir d'un problème de calcul des extrema. L'océanographe R.W. Austin a décrit ce calcul dans son article Precision considerations in the measurement of volume attenuation coefficient publié par J.E. Tyler dans le livre Light in the Sea, p. 121-124, auquel il est fait référence ici.