Trumpai apibūdinama spektroskopinė technika ir jos taikymas

Šviesos bangas gamina elektronai, judantys atomų. Įvairių medžiagų atomų elektronai judesi skirtingai, todėl jie išskiria skirtingas šviesos bangas. Labai teoriškai ir praktiniu požiūriu svarbu studijuoti skirtingų medžiagų liuminescenciją ir absorbciją ir tapti specialia tema - spektroskopija.

Spektras, tiesiogiai pagamintas iš objekto šviesos, yra vadinamas emisijos spektru. Yra dviejų tipų emisijos spektras: nuolatinis spektras ir atviras spektras.

Nepertraukiamas spektras spalvotos šviesos, nuo raudonos iki violetinės, vadinamas nuolatiniu spektru. Karštų kietųjų, skystųjų ir aukšto slėgio dujų išmetamųjų teršalų spektrai yra nuolatiniai spektrai. Pavyzdžiui, elektrinės gijutės šviesa ir karšto plieno vandens šviesa sudaro nuolatinį spektrą.

Spektras, kuriame yra tik pertraukiamosios ryškios linijos, vadinamas ryškiu linijos spektru. Ryškios linijos atvirosios linijos spektro vadinamos spektrinėmis linijomis, o kiekviena linija atitinka skirtingą šviesos bangos ilgį. Ribotosios dujos arba metalo garų skleidžiamo spektro spektras yra atvirosios linijos spektras. Atomų linijų spektras yra išskiriamas laisvoje būsenoje, todėl jis taip pat vadinamas atominiu spektru. Kai pažvelgsite į dujų atominį spektrą, galite naudoti spektrinį vamzdelį, kuris yra plonas, uždaras stiklinis vamzdis su mažo slėgio dujų viduje ir du elektrodai abiejuose vamzdžio galuose. Kai du elektrodai prijungti prie aukštos įtampos maitinimo šaltinio, vamzdyje užsidega plonos dujos, sukuriančios tam tikrą šviesos spalvą.

Kietos ar skystos medžiagos atominis spektras gali įterpti juos į Bunseno degiklių liepsną ar elektrinę lanką deginti, duoti jas švyti po dujofikacijos, spektroskopu galite pamatyti savo atvirosios linijos spektrą.

Eksperimentai parodė, kad skirtingi atomai išskiria skirtingus atvirosios linijos spektrus, o kiekvienas elementas turi tam tikrą atvirą linijos spektrą. Kiekvienas atomas gali išskirti tik tam tikrus šviesos bangos ilgius, turinčius savo savybes. Todėl atvirojo linijos spektro spektrinė linija vadinama būdinga atomo spektro linija. Būdingas atomų spektrines linijas galima naudoti medžiagų identifikavimui ir atominių struktūrų tyrimui.

Absorbcijos spektras, kurį išmeta objektai aukštos temperatūros baltos šviesos (kuriame yra visi šviesos bangos ilgiai), nuolatinis pasiskirstymas per medžiagą, kai kai kurie šviesos bangos ilgiai sugeria spektro medžiaga, vadinama absorbcijos spektru. Tegul arkinė lempa skleidžia baltą šviesą, pavyzdžiui, per temperatūrą gaunama maža natrio druska (ant alkoholio lempos dumbliai įpilama druskos, natrio druskos terminis skilimas gali gaminti dujas), o po to stebėti spektroskopu pamatysite nepertraukiamo fono Spektras yra labai arti tamsos, tai yra natrio atominės absorbcijos spektras. Verta paminėti, kad kiekviena tamsi linija absorbcijos spektre skirtingų atomų atitinka šviesią liniją šio atomo spektro spektro. Ir tai rodo, kad šviesa, kurią absorbuoja šaltųjų dujų atomai, yra būtent tai šviesa, kurią atomai išskiria esant aukštai temperatūrai. Todėl spektrinės linijos (tamsios linijos) absorbcijos spektre taip pat būdingos atomų spektrinėms linijoms, tačiau jų absorbcijos spektruose paprastai būna mažiau, nei atvirame spektre.

Spektrinė analizė, nes kiekvienas atomas turi būdingas spektrines linijas, medžiagos gali būti identifikuojamos ir jų cheminė sudėtis nustatoma pagal spektrą. Šis metodas vadinamas spektrine analize. Spektrinės analizės metu galima naudoti tiek emisijos, tiek absorbcijos spektrą. Šio metodo privalumas yra tas, kad jis yra labai jautrus ir greitas. Elementas, turintis 10-10 gramų medžiagos, gali būti aptiktas iš jo būdingos spektrinės linijos ir gali būti aptiktas. Spektrinė analizė plačiai naudojama mokslo ir technologijų srityje:

Spektrinė analizė reikalinga patikrinant, ar puslaidininkių medžiagų silicis ir germanis atitinka aukšto grynumo reikalavimus.

Istoriškai spektrinė analizė taip pat padėjo nustatyti daugybę naujų elementų. Pvz., Rugidinas ir cezis buvo aptiktos žiūrint į anksčiau nežinomas spektro spektro spektro linijas.

Spektrinė analizė taip pat naudinga dangaus kūnų cheminės sudėties tyrimui. Devyniolikto amžiaus pradžioje, tiriant saulės spektrą, buvo nustatyta, kad nuolatiniame spektre buvo daug tamsių linijų. Iš pradžių nežinote, kokios yra tamsios linijos, tada žmonės supranta sugerties spektrų priežastis, tiesiog žinau, kad tai yra iš saulės spindesio po saulės absorbcijos spektrų atmosferos žemos temperatūros. Atidžiai analizuodami šiuos laidus, palyginkite juos su atomo spektru, žmonės žinojo, kad saulės atmosferoje yra vandenilio, helio, azoto, anglies, deguonies, geležies, magnio, silicio, kalcio, natrio ir tt daugybė elementų.

Šablonai išdėstyti nuosekliai pagal bangos ilgį, kai šviesos atskyrimas dispersijos sistemoje, pvz., Saulės spindulių spalvų spektras nepertraukiamo pasiskirstymo pagal raudonos, oranžinės, geltonos, žalios, indigo ir violetinės spalvos. Spektrų struktūra, mechanizmas, pobūdis ir taikymas mokslinių tyrimų ir gamybos praktikoje sukaupė daug žinių ir buvo labai svarbi tema - spektroskopija. Spektroskopija yra taip plačiai naudojama, kad kiekvienas atomas turi savo unikalų spektrą, pavyzdžiui, pirštų atspaudus. Pagal tam tikras taisykles jie sudaro keletą spektrinių linijų. Atominių spektro linijų savybės glaudžiai susijusios su atominėmis struktūromis, kurios yra svarbus atominių struktūrų tyrimo pagrindas. Spektroskopijos taikymo principas ir eksperimentinis spektrinės analizės metodas gali būti atliekami, kiekvienas elementas turi unikalią identifikavimo liniją, įdėti tam tikrą atvirosios linijos spektro medžiagą ir žinomų elementų, sukurtų lyginant spektrinę liniją, tapatybė, galima žinoti, kad ši medžiaga yra sudaryta iš tų elementų , naudojant spektrą galima ne tik kokybiška medžiaga cheminė sudėtis ir kiek elementų galima nustatyti. Spektrinės analizės metodas turi didelį jautrumą ir tikslumą. Geologinių tyrimų metu spektrinė analizė gali būti naudojama brangiųjų metalų, retų elementų ar radioaktyviųjų elementų kiekiui rūdoje nustatyti. Spektrinės analizės greitis yra greitas, o darbo efektyvumas yra gerokai patobulintas. Spektrinė analizė taip pat gali būti tiriama dangaus kūnų chemine sudėtine dalimi ir standartiniais pirmtakas ilgio reguliavimui.

Modelis, kuris yra išdėstytas pagal bangos ilgį (ar dažnį) pagal dispersijos sistemą (pvz., Prizmė ar grotelės), padalina šviesą. Pavyzdžiui, saulės spinduliai patenka per prizmą ir formuoja spalvų spektrą, kuris nuolat pasiskirsto raudonos, oranžinės, geltonos, žalios, mėlynos, indigo ir violetinės spalvos. Raudonai violetinė, atitinkanti bangos ilgį nuo 7 700-3 900 aнгстром, yra matoma žmogaus akies dalis. Už raudono galo yra ilgesnis infraraudonųjų spindulių šviesos bangų ilgis, o violetinės spalvos galas yra trumpesnis ultravioletinių spindulių bangos ilgis, kurio neįmanoma aptikti plika akimi, bet gali būti užregistruoti prietaisais.

Todėl spektrą galima suskirstyti į infraraudonųjų spindulių spektrą, matomą spektrą ir ultravioletinį spektrą pagal bangos ilgio sritį. Atsižvelgiant į gamybos pobūdį, jį galima suskirstyti į atominį spektrą ir molekulinį spektrą. Jį galima suskirstyti į emisijos spektrą, absorbcijos spektrą ir sklaidos spektrą. Jis gali būti suskirstytas į linijos spektrą, juostos spektrą ir nuolatinį spektrą.

Spektras skirstomas į tokias formas

Ir tai yra linijinis spektras.

Spektras, susidedantis iš siauros spektro linijos. Vienos atominės dujos arba metalo garai generuoja šviesos bangas turi linijinį spektrą, todėl linijinis spektras taip pat vadinamas atominiu spektru. Kai atominės energijos šuolis nuo aukštesnės energijos lygio iki žemesnės, ji spinduliuoja vienos bangos ilgio šviesos bangas. Griežtai tariant, nėra tokio dalyko, kaip vienintelė monochromatinės šviesos bangos ilgis, nes pats energijos lygis turi tam tikrą pločio ir doplerio efektą; atominė spinduliuotė spektro linijomis visada bus tam tikro pločio (žr. Plėsimą); Net ir per siauruosius bangos ilgius, vis dar yra įvairių bangos ilgių komponentų. Atominis spektras atspindi vidinę atomų struktūrą pagal bangos ilgio paskirstymo taisyklę. Kiekvienas atomas turi savo specialią spektrinę seriją. Studijuodamas atominį spektrą, mes galime suprasti atomo vidinę struktūrą arba atlikti kokybinę ir kiekybinę mėginio sudėties analizę.