Інфрачервоне випромінювання, Інфрачервоні промені
Випромінювання з лінійчастими та смугастими спектрами
Спектри випромінювання парів металів в електричній дузі та в полум'ях. Пари металу, нагрітого в електричній дузі або в полум'ї, створюють спектр випромінювання, утворений численними смугами, які бувають розташовані в ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній областях спектру. Ці смуги характерні для хімічних елементів, що й уможливлює емісійний спектральний аналіз. Останній ведеться, втім, в даний час, головним чином, в ультрафіолетовій області спектра, але його поширення на інфрачервону область може бути цікавим для аналітичних застосувань.
Дослідження спектральних ліній інфрачервоної області призвели до важливих наукових результатів. Лінії розподіляються серіями, які можна витлумачити у зв'язку із структурою атома. Саме в інфрачервоній області спектра можна знайти деякі основні лінії спектральних серій, що дозволяють вести такі дослідження, опис яких виходить, втім, з предмета цієї книги і про які ми згадуємо лише побіжно.
Типовою лампою, що дає переривчастий спектр інфрачервоних променів від випромінювання металів, є лампа дугова. Однак електрична дуга між вугіллям з ґнотом, просоченим солями металів, або між металевими електродами, мало доцільна і рідко застосовується на практиці. Максимум випромінювання посідає промені з довжиною хвилі близько 0,8—1,2 мкм для вугільної дуги і близько 1,5 мкм для дуги з електродами із заліза.
Газосвітня ртутна лампа, яка є окремим випадком дугової лампи, використовується, головним чином, для отримання ультрафіолетових променів, але треба мати на увазі, що вона перетворює в інфрачервоні промені більшу частину споживаної неюенергії.
Пари ртуті дають в ультрафіолетовій ділянці спектра лінії, добре відомі по збудженню ними флуоресціюючих речовин (лінія 3660 А, яка переважає в так званому світлі Вуда; резонансна лінія 2537 А, яка використовується в інших джерелах). Ці пари дають лінії також у видимій області спектра. Нарешті, їх переривчастий спектр триває в інфрачервоній області з інтенсивними лініями при 7730, 9260, 10140, 10200 і 13000 А, а потім при 4 і 5,5 мкм. Кобленцом, Дорком і Хагом для американських ламп, що працюють при низькому тиску, і наведено в табл. 2 , в якій вказано значення енергії у відносних одиницях, що припадають на певні ділянки спектра.
| Джерело з випромінювання | Енергія відносні одиниці | ||||
| Довжина хвилі мкм | |||||
| Ультра фіолетові промені 0,18-0,35 | 0,35-0,60 | 0,60-1,4 | 1,4-4,2 | 4,2-12 | |
| Дуга з жовтим полум'ям | 4,2 | 25,1 | 12,2 | 40,2 | 19,8 |
| Ртутна газосвітла лампа | 8,5 | 9,2 | 3,2 | 20,5 |
Таким чином, ртутна газосвітла лампа, на противагу досить добре утвердженому думці, випускає пропорційно більше інфрачервоних променів і, головним чином, середніх інфрачервоних променів або більш довгохвильових, ніж звичайна електрична дуга. Тому можна використовувати ртутну газосвітлу лампу як джерело інфрачервоних променів, точно таке ж як пальник Ауера, одне з найбільш звичайних джерел для лабораторних досліджень ближніх і далеких інфрачервоних променів. Саме це джерело дозволило Рубенсу і фон Бейєру відкрити довгохвильове.випромінювання з X = 313 мкм, а Нікольсу та Тіру здійснити зв'язок між електричними коливаннями та інфрачервоними променями.
Коли відбувається електричний розряд у газовому середовищі, інертному або розрідженому, виходить випромінювання з переривчастим спектром, інфрачервоні лінії якого становлять значний інтерес. Вивчення цих ліній дозволило вирішити важливі наукові проблеми та, з іншого боку, створило можливість використовувати їх як джерело інфрачервоного випромінювання.
Саме таким чином спектральне дослідження електричного розряду в гелії і, особливо, у водні, який утворює відкриту Бальмером особливу смугу із простих спектральних серій, дозволило виправити константи, раніше встановлені по окремих ділянках видимої та ультрафіолетової областей спектру, перевірити та поповнити існуючі серії та довести деякі принципи, такі як принцип комбінації Ріца.
Гази, що дають інтенсивні лінії в інфрачервоній області спектру можуть бути використані для отримання більш-менш виборчого випромінювання. Так, неонові трубки, які можуть бути успішно застосовані як випромінювачі інфрачервоних променів, дають численні лінії по сусідству з видимою областю спектра. Інфрачервоний спектр неону був, зокрема, досліджений Пашеном у 1919 р., а потім Меджерсом та Меріллом. Однак для отримання градуювального спектра вважають за краще застосовувати ртутні газосвітлі лампи.
Випромінювання нагрітих газів
Зазвичай під час розгляду випромінювання нагрітих газів не йдеться більше, як у попередньому випадку, про явище люмінесценції. Теплове випромінювання запозичується цілком із внутрішньої енергії речовини у стані теплової рівноваги. Детальніше.
Виборче випромінювання нагрітих тіл
Численні речовини (окисли, силікати та ін),нагріті до високої температури, випромінюють вибірково інфрачервоні спектральні смуги, накладені на безперервне слабке тло. Дослідження цих випромінювань призвело, з одного боку, до перевірки закону Кірхгофа, з другого — до здійснення корисних джерел інфрачервоних випромінювань. Детальніше.