Види спектрів
Види спектрів - розділ Біологія, Спектральний аналіз Види спектрів. Спектральний склад випромінювання речовин дуже різноманітний. Але.
Види спектрів. Спектральний склад випромінювання речовин дуже різноманітний. Але, незважаючи на це, всі спектри, як свідчить досвід, можна розділити на кілька типів: Безперервні спектри. Сонячний спектр чи спектр дугового ліхтаря є безперервним. Це означає, що у спектрі представлені хвилі всіх довжин. У спектрі немає розривів, і на екрані спектрографа можна бачити суцільну кольорову смугу.
Розподіл енергії за частотами, тобто Спектральна щільність інтенсивності випромінювання, для різних тіл по-різному. Наприклад, тіло з дуже чорною поверхнею випромінює електромагнітні хвилі всіх частот, але крива залежності спектральної щільності інтенсивності випромінювання від частоти має максимум міри певній частоті. Енергія випромінювання, що припадає на дуже малі та дуже великі частоти, мізерно мала. При підвищенні температури максимум спектральної щільності випромінювання зміщується у бік коротких хвиль. Безперервні (або суцільні) спектри, як свідчить досвід, дають тіла, що у твердому чи рідкому стані, і навіть сильно стислі гази. Для отримання безперервного діапазону необхідно нагріти тіло до високої температури.
Характер безперервного спектра і сам його існування визначаються як властивостями окремих випромінюючих атомів, а й у сильною мірою залежить від взаємодії атомів друг з одним.
Безперервний спектр дає високотемпературна плазма. Електромагнітні хвилі випромінюються плазмою переважно при зіткненні електронів з іонами. Лінійчасті спектри. Внесемо в бліде полум'я газового пальника шматочок азбесту, змоченого розчином звичайної кухонної солі. При спостереженні полум'я вспектроскоп на тлі ледь помітного безперервного спектру полум'я спалахне яскрава жовта лінія.
Цю жовту лінію дають пари натрію, які утворюються при розщепленні молекул кухонної солі полум'я. Кожен із них - це частокіл кольорових ліній різної яскравості, розділених широкими темними смугами. Такі спектри називаються лінійчастими. Наявність лінійчастого спектра означає, що речовина випромінює світло лише цілком певних довжин хвиль (точніше, у певних дуже вузьких спектральних інтервалах). Кожна лінія має кінцеву ширину. Лінійчасті спектри дають усі речовини в газоподібному атомарному (але не молекулярному) стані.
І тут світло випромінюють атоми, які мало взаємодіють друг з одним. Це найбільш фундаментальний, основний тип спектрів. Ізольовані атоми випромінюють строго певні довжини хвиль. Зазвичай для спостереження лінійчастих спектрів використовують свічення парів речовини в полум'ї або свічення газового розряду в трубці, наповненій газом, що досліджується. При збільшенні густини атомарного газу окремі спектральні лінії розширюються, і, нарешті, при дуже великому стисканні газу, коли взаємодія атомів стає суттєвою, ці лінії перекривають одна одну, утворюючи безперервний спектр.
Смугасті спектри. Смугастий спектр складається з окремих смуг, розділених темними проміжками. За допомогою дуже гарного спектрального апарату можна виявити, що кожна смуга є сукупністю великої кількості дуже тісно розташованих ліній. На відміну від лінійних спектрів смугасті спектри створюються не атомами, а молекулами, які не пов'язані або слабко пов'язані один з одним.
Для спостереження молекулярних спектрів так само, як і для спостереження лінійчастих спектрів, зазвичай використовують свічення парів у полум'ї абосвічення газового розряду. Спектри поглинання. Усі речовини, атоми яких у збудженому стані, випромінюють світлові хвилі, енергія яких певним чином розподілена по довжинах хвиль. Поглинання світла речовиною також залежить від довжини хвилі. Так, червоне скло пропускає хвилі, що відповідають червоному світлу, і поглинає решту.
Якщо пропускати біле світло крізь холодний газ, що не випромінює, то на тлі безперервного спектру джерела з'являються темні лінії. Газ поглинає найбільш інтенсивно світло тих довжин хвиль, які він випромінює в сильно нагрітому стані. Темні лінії на фоні безперервного спектру - це лінії поглинання, що утворюють разом спектр поглинання. Існують безперервні, лінійчасті та смугасті спектри випромінювання та стільки ж видів спектрів поглинання.
Лінійчасті спектри відіграють важливу роль, тому що їх структура прямо пов'язана з будовою атома. Адже ці спектри створюються атомами, які не мають зовнішніх впливів. Тому, знайомлячись із лінійчастими спектрами, ми цим робимо перший крок до вивчення будови атомів. Спостерігаючи ці спектри, вчені отримали можливість "зазирнути" всередину атома. Тут оптика впритул стикається з атомною фізикою. Види спектральних аналізів Головна властивість лінійчастих спектрів полягає в тому, що довжини хвиль (або частоти) лінійного спектру будь-якої речовини залежать тільки від властивостей атомів цієї речовини, але не залежать від способу збудження свічення атомів.
Атоми будь-якого хімічного елемента дають спектр, не схожий спектри всіх інших елементів: вони здатні випромінювати строго-визначений набір довжин хвиль. На цьому заснований спектральний аналіз – метод визначення хімічного складу речовини за його спектром. Подібно до відбитків пальців у людейлінійчасті спектри мають неповторну індивідуальність.
Неповторність візерунків на шкірі пальця часто допомагає знайти злочинця. Так само завдяки особливості спектрів є можливість визначити хімічний склад тіла. За допомогою спектрального аналізу можна виявити цей елемент у складі складної речовини. Це дуже вразливий метод. На даний час відомі наступні види спектральних аналізів - атомний спектральний аналіз (АСА) (визначає елементний склад зразка за атомними (іонними) спектрами випромінювання та поглинання), емісійний АСА (за спектрами випромінювання атомів, іонів і молекул, збудженими різними джерелами електромагнітного випромінювання в діапазоні від g-випромінювання до мікрохвильового), атомно-абсорбційний СА(здійснюють за спектрами поглинання електромагнітного випромінювання аналізованими об'єктами (атомами, молекулами, іонами речовини, що знаходиться в різних агрегатних станах)), атомно-флуоресцентний СА, молекулярний спектральний аналіз (МСА) (молекулярний склад речовин за молекулярними спектрами поглинання, люмінесценції та комбінаційного розсіювання світла.), якісний МСА(досить встановити наявність або відсутність аналітичних ліній визначених елементів).
Відповідно розрізняють якісний та кількісний МСА. У МСА використовують різні види молекулярних спектрів, обертальні [спектри в мікрохвильовій та довгохвильовій інфрачервоній (ІЧ) областях], коливальні та коливально-обертальні [спектри поглинання та випромінювання в середній ІЧ-області, спектри комбінаційного розсіювання світла (ВРХ), спектри ІК ], електронні, електронно-коливальні та електронно-коливально-обертальні [спектри поглинання та пропускання у видимій та ультрафіолетовій (УФ) областях, спектри флуоресценції]. МСА дозволяєпроводити аналіз малих кількостей (у деяких випадках частки мкг і менше) речовин, що у різних агрегатних станах.
Кількісний аналіз складу речовини з його спектру утруднений, оскільки яскравість спектральних ліній залежить тільки від маси речовини, а й від способу збудження світіння.
Так, при низьких температурах багато спектральних ліній взагалі не з'являються.
Однак за дотримання стандартних умов збудження світіння можна проводити і кількісний спектральний аналіз. Найточнішим із перерахованих аналізів є атомно-абсорбційний СА. Методика проведення ААА проти ін. методами значно простіше, йому характерна висока точність визначення як малих, а й великих концентрацій елементів у пробах. ААА успішно замінює трудомісткі і тривалі хімічні методи аналізу, не поступаючись їм у точності.