Електромагнитна спектроскопия
от Уикипедия, свободната енциклопедия
Електромагнитната спектроскопия или спектрофотометрията е спектроскопията на електромагнитните спектри, които възникват извън атомите, които поглъщат и излъчват кванти електромагнитно излъчване. Електромагнитната спектроскопия включва използването на спектрофотометър.
Съдържание |
[редактиране] Видове измервани електромагнитни излъчвания
То може да бъде във всеки обхват на дължини на вълната:
- Радиовълни
- Микровълни
- Инфрачервена светлина
- Видима светлина
- Ултравиолетова светлина
- Рентгенови лъчи
- Гама лъчи
Електромагнитната спектроскопия може да се класифицира в тесни области, както се дискутира по-надолу, макар че при някои спектроскопски техники, няколко процеса могат да се случват по едно и също време.
[редактиране] Видове електромагнитна спектроскопия
[редактиране] Емисионна спектроскопия
Емисионната спектроскопия е учението за електромагнитния спектър на излъчване изспускан от атоми или молекули, които претърпяват преход към по-ниско квантово ниво. Такъв процес е наречен флуоресценция или при определени условия фосфоресценция. Общо емисионната спектроскопия засяга видимата светлина и по-къси дължини на вълните, тъй като флуоресценцията е по-малко вероятно да възникне при дълги дължини на вълните. Виж още: спонтанна емисия. Примери:
- Флуоресцентна спектроскопия
- Емисионна спектроскопия на пламък
- Рентгенова флуоресцентна спектроскопия
- Спектроскопия на звезди
[редактиране] Абсорбционна спектроскопия
Абсорбционната спектроскопия е изучаването на електромагнитните спектри (на електромагнитното излъчване) погълнати от атоми или молекули, които променят енергийното си състояние. Обикновено се използва като аналитична техника, например специфични химични съединения имат специфичен спектър на поглъщане, което се използва като отпечатък. Oще повече количеството на абсорбирания спектър е свързано с количеството на даденото химично съеднинение във веществото. Абсорбционната спектроскопия може да се използва за определянето концентрацията на химически съединения в мостри (моларна абсорбционност).
Примери за абсорбционна спектроскопия:
- Вибрационна спектроскопия - абсорбция на инфрачервеното излъчване, използва се като аналитично средство
- Атомна абсорбционна спектроскопия - използва се като аналитично средство
- УВ/(светлинна) спектроскопия - поглъщане на ултравиолет и видима светлина, използва се като аналитично средство
- Мосбауерова спектроскопия - Измерва поглъщането на гама лъчи от свързани атоми (в твърди тела) като функция на енергията на гама лъчите. Това не е аналитична техника, а средство за изучаването на определени микроскопски процеси в материята.
[редактиране] Други техники
Електромагнитното излъчване може да взаимодейства с материята по различни начини от просто поглъщане (абсорбция) или излъчване (емисия). Съществуват следните спектроскопски методи:
- Спектроскопия на базата на [[Кръгов дихроизъм]]- измерва ефекти на мострата върху поляризирането на светлината.
- Магнитен кръгов дихроизъм
- Ядрен магнитен резонанс - измерва резонантната абсорбция на радиочестотното излъчване на ядра в силно магнитно поле. Абсорбционният пик съответства на преходи в спиновите състояния на ядрата на молекулите мостри.
- Електронно-спинов резонанс - подобен на ядрения магнитен, но детектиращ електрони.
Спектроскопия на Раман - Една молекула може да абсорбира част от енергията на фотона, което резултира в промяна на честотата (дължината на вълната) на фотона. Количеството абсорбирана енергия, съответства на инфрачервения преход на молекулата, въпреки, че фотона може да има дължина на вълната във видимата част на спектъра.
- Спектроскопия на Старк - измерва ефектите на електрическите полета върху спектъра.
[редактиране] Примери
[редактиране] Спектър на слънчевата светлина
Изложената на електромагнитно излъчване материя, абсорбира, отразява и разсейва части от електромагнитния спектър на излъчването. В зависимост от съотнесената цветна температура на светлинния източник, човек възприема един обект да има различен цвят. Приложението на Закона на Планк помага за определянето на съотнесената цветна температура на всеки светлинен източник. За всяка електрическа крушка например се определя съотнесена цветна температура в [K]. 2800 К е температурата на светлината в стая за живеене, 6000 К е светъл слънчев ден. Термина "съотнесена" (корелирана) се използва поради сравнението с излъчвател абсолютно черно тяло.
Колкото е по-голяма температурата, толкова по-къса (и синя) е средната видима дължина на вълната. Слънцето, което има температура около 6000 K, излъчва най-силно във видимата част от спектъра. Докато определени дължини на вълните липсват от слънчевия спектър, което е резултат на химичните елементи в хромосферата на слънцето, което е резултат на резонансни преходи при тези дължини на вълните. От точните дължини на вълните на тези липсващи от спектъра части или "абсорбционни спектрални линии", може да заключим кои кои елементи се съдържат в слънцето. Факта, че тези елементи са абсорбирали излъчването означава, че хромосферата е по-студена от фотосферата. Абсорбционните спектри обаче не могат да дадат информация за наличието (изобилието) на (някои) различни елементи. Това е така защото водорода и хелийя (главните съставки на слънцето) се нуждаят от много повече енергия за да се възбудят достатъчно, че да абсорбират радиация отколкото другите елементи (например като калция, който също присъства). Така, въпреки, че хелийя и водорода са в изобилие, много малък процент от тях се възбужда достатъчно за да произведе голям интензитет. За да се получи по-добро разбиране за наличието на тези елементи е необходимо изуаването на емисионние спектър на елементите в хромосферата. Това е възможно да се оцени само когато светлинното излъчване е напълно закрито по време на слънчево затъмнение. По това време емисионния спектър на хромосферата е преобладаващо водороден, който е главна съставна част на слънцето.
[редактиране] Абсорбция от атмосферата
Веществата в Земната атмосфера поглъщат част от слънчевата светлина която минава през нея. Това е измервано на морското равнище и на различни височини. Прави се оценка на приликата на спектъра над атмосферата и поглъщането в атмосферата. Конкретните измервания над атмосферата изискват измервания от космически апарати. Това е показано на следните диаграми.