Tiek saukts monohromatisko komponentu kopums starojumā spektrs.

Emisijas spektri

Spektrālais sastāvs vielu starojums ir ļoti dažāds. Bet, neskatoties uz to, visus spektrus, kā liecina pieredze, var iedalīt trīs veidos.

Nepārtraukti spektri

Nepārtraukts spektrsTā ir nepārtraukta daudzkrāsaina svītra.

Baltajai gaismai ir nepārtraukts spektrs. Saules spektrs jeb loka gaismas spektrs ir nepārtraukts. Tas nozīmē, ka spektrs satur visu viļņu garumu viļņus. Spektrā nav pārtraukumu, un spektrogrāfa ekrānā var redzēt nepārtrauktu daudzkrāsu joslu.

Nepārtrauktus (vai nepārtrauktus) spektrus, kā liecina pieredze, dod ķermeņi cietā vai šķidrā stāvoklī, kā arī ļoti saspiestas gāzes. Lai iegūtu nepārtrauktu spektru, ķermenis jāsasilda līdz augsta temperatūra. Nepārtrauktu spektru rada arī augstas temperatūras plazma. Elektromagnētiskie viļņi izstaro plazma galvenokārt elektroniem saduroties ar joniem.

Nepārtrauktā spektra raksturu un pašu tā pastāvēšanas faktu nosaka ne tikai atsevišķu izstarojošo atomu īpašības, bet arī lielā mērā tie ir atkarīgi no atomu savstarpējās mijiedarbības.

Radiācija no avotiem, kuros gaismu izstaro vielas atomi, ir diskrēts spektrs . Tie ir sadalīti:

1. valdīja

2. svītrains

Līniju spektri

Līniju spektrs sastāv no atsevišķām krāsainām līnijām ar dažādu spilgtumu, kas atdalītas ar platām tumšām svītrām.

Gāzes degļa bālajā liesmā pievienosim parastā galda sāls šķīdumā samitrinātu azbesta gabalu. Vērojot liesmu caur spektroskopu, uz tikko redzamā nepārtrauktā liesmas spektra fona mirgos spilgti dzeltena līnija. Šo dzelteno līniju veido nātrija tvaiki, kas veidojas, kad vārāmā sāls molekulas tiek sadalītas liesmā. Attēlā parādīti arī ūdeņraža un hēlija spektri. Šādus spektrus sauc par līniju spektriem. Līnijas spektra klātbūtne nozīmē, ka viela izstaro gaismu tikai noteiktos viļņu garumos (precīzāk, noteiktos ļoti šauros spektra intervālos).

Līniju spektri sniedz visas vielas gāzveida atomu (bet ne molekulārā) stāvoklī. Šajā gadījumā gaismu izstaro atomi, kas praktiski nesadarbojas viens ar otru. Šis ir pats fundamentālākais, pamata spektru veids.

Izolēti atomi izstaro stingri noteiktus viļņu garumus.

Parasti līniju spektru novērošanai izmanto vielas tvaiku spīdumu liesmā vai gāzes izlādes mirdzumu caurulē, kas piepildīta ar pētāmo gāzi.

Palielinoties atomu gāzes blīvumam, atsevišķās spektra līnijas paplašinās, un visbeidzot, pie ļoti lielas gāzes saspiešanas, kad atomu mijiedarbība kļūst nozīmīga, šīs līnijas pārklājas viena ar otru, veidojot nepārtrauktu spektru.

Svītraini spektri

Joslu spektrs sastāv no atsevišķām svītrām, kuras atdala tumšas atstarpes.

Ar ļoti laba spektrālā aparāta palīdzību var atklāt, ka katra josla reprezentē kolekciju liels skaitsļoti cieši izvietotas līnijas. Atšķirībā no līniju spektriem tiek izveidoti svītraini spektri nevis atomi, bet molekulas, kas ir nesaistītas vai vāji saistītas viena ar otru.

Molekulāro spektru, kā arī līniju spektru novērošanai parasti izmanto tvaiku mirdzumu liesmā vai gāzizlādes mirdzumu.

Absorbcijas spektri

Visas vielas, kuru atomi atrodas ierosinātā stāvoklī, izstaro gaismas viļņus, kuru enerģija noteiktā veidā sadalīts pa viļņu garumiem. Vielas gaismas absorbcija ir atkarīga arī no viļņa garuma. Tādējādi sarkanais stikls pārraida sarkanajai gaismai atbilstošus viļņus un absorbē visus pārējos.

Ja balto gaismu izlaižat caur aukstu, neizstarojošu gāzi, uz avota nepārtrauktā spektra fona parādās tumšas līnijas. Tas būs absorbcijas spektrs.

Absorbcijas spektrsattēlo tumšas līnijas uz avota nepārtrauktā spektra fona.

Gāze visintensīvāk absorbē tieši tā viļņa garuma gaismu, ko tā izstaro ļoti uzkarsējot. Tumšas līnijas uz nepārtraukta spektra fona ir absorbcijas līnijas, kas kopā veido absorbcijas spektru.

Ir nepārtrauktas, līniju un svītru absorbcijas spektri.

Dažādi elektromagnētiskā starojuma veidi, to īpašības un praktiskie pielietojumi.

Elektromagnētisko viļņu skala. Robežas starp dažādiem diapazoniem ir patvaļīgas

Zemas frekvences vibrācijas.

Līdzstrāva - frekvence ν = 0–10 Hz.

Atmosfēras traucējumi un maiņstrāva - frekvence ν = 10 – 10 4 Hz

Radio viļņi.

Biežums ν =10 4 – 10 11 Hz

Viļņa garums λ = 10 -3 - 10 3 m

Iegūts, izmantojot svārstību ķēdes.

Īpašības.

Dažādu frekvenču un dažādu viļņu garumu radioviļņi tiek dažādi absorbēti un atspoguļoti vidē, un tiem piemīt difrakcijas un traucējumu īpašības.

Pieteikums.

Radio sakari, televīzija, radars.

Infrasarkanais starojums.

Biežums ν =3·10 11 – 4·10 14 Hz

Viļņa garums λ = 8,10 -7 - 2,10 -3 m

Izstaro vielas atomi un molekulas.

Infrasarkano starojumu izstaro visi ķermeņi jebkurā temperatūrā. Cilvēks izstaro elektromagnētiskos viļņus λ ≈ 9·10 -6 m.

Īpašības.

• Iziet cauri dažiem necaurspīdīgiem ķermeņiem, kā arī sniegam, lietum un miglai.
• Rada ķīmisku efektu uz fotoplatēm.
• Kad viela uzsūcas, tā to uzsilda.
• Izraisa iekšēju fotoelektrisku efektu germānijā.
• Neredzams.
• Spēj radīt traucējumus un difrakcijas parādības.
• Ierakstīts ar termiskām, fotoelektriskām un fotogrāfiskām metodēm.

Pieteikums.

Iegūstiet objektu attēlus tumsā, ar nakts redzamības ierīcēm un miglā. Izmanto tiesu medicīnā, fizioterapijā. rūpniecībā krāsotu izstrādājumu, ēku sienu, koka, augļu žāvēšanai.

Redzams starojums.

daļa elektromagnētiskais starojums, ko uztver acs (no sarkanas līdz violetai).

Biežums ν =4·10 14 – 8·10 14 Hz

Viļņa garums λ = 8,10 -7 - 4,10 -7 m

Īpašības.

Tas atstarojas, laužas, ietekmē aci un spēj novērst dispersijas, traucējumu un difrakcijas parādības.

Ultravioletais starojums.

Biežums ν =8·10 14 – 3·10 15 Hz

Viļņa garums λ = 10 -8 - 4 10 -7 m(bet mazāk par violetu gaismu)

Avoti: gāzizlādes spuldzes ar kvarca caurulēm (kvarca lampas).

Izstaro visi cietvielas, kam t > 1000°С, kā arī gaismas dzīvsudraba tvaiki.

Īpašības.

• Augsta ķīmiskā aktivitāte (sudraba hlorīda sadalīšanās, cinka sulfīda kristālu spīdums).
• Neredzams.
• Nogalina mikroorganismus.
• Mazās devās labvēlīgi iedarbojas uz cilvēka organismu (iedegums), bet lielās devās negatīvi bioloģiski: izmaiņas šūnu attīstībā un vielmaiņā, ietekme uz acīm.

Pieteikums.

Medicīnā, kosmetoloģijā (solārijs, sauļošanās), rūpniecībā.

rentgenstari.

Biežums ν =3·10 15 – 3·10 19 Hz

Viļņa garums λ = 10 -11 - 4 10 -8 m

Tie tiek emitēti, kad elektroni, kas pārvietojas ar lielu paātrinājumu, pēkšņi tiek palēnināti.

Iegūts, izmantojot rentgenstaru cauruli: elektroni vakuuma caurulē tiek paātrināti elektriskais lauks pie augsta sprieguma, sasniedzot anodu, tie tiek strauji bremzēti trieciena laikā. Bremzējot, elektroni pārvietojas ar paātrinājumu un izstaro elektromagnētiskos viļņus ar nelielu garumu (no 100 līdz 0,01 nm).

Īpašības.

• Interference, rentgenstaru difrakcija uz kristāla režģa.
• Liels caurlaidības spēks.
• Apstarošana lielās devās izraisa staru slimību.

Pieteikums.

Medicīnā (slimību diagnostika iekšējie orgāni), rūpniecībā (kontrole iekšējā struktūra dažādi izstrādājumi, šuves).

Gamma starojums (γ – starojums).

Biežums ν =3·10 20 Hz un augstāk

Viļņa garums λ =3,3·10 -11 m

Avoti: atoma kodols (kodolreakcijas).

Īpašības.

• Piemīt milzīgs iespiešanās spēks.
• Ir spēcīga bioloģiskā iedarbība.

Pieteikums.

Medicīnā, ražošanā (γ - defektu noteikšana).

Nepārtraukti spektri

Mēs to zinām ar palīdzību spektrālā ierīce(prizma vai difrakcijas režģis) var “piespiest” atbilstošus gaismas starus dažādi garumi viļņi, aiziet Autors dažādos virzienos . Ja visi viļņu garumi ir attēloti gaismā, tad uz ekrāna mēs iegūstam nepārtraukts spektrs, kurā ir visas krāsas no sarkanas līdz violetai, kas vienmērīgi transformējas viena otrā (24.1. att.).

Rīsi. 24.1

Rīsi. 24.2

Gaismas intensitātes sadalījums pa frekvences Nepārtrauktajā spektrā ir tāds raksturs, kā parādīts attēlā. 24.2. Paaugstinoties temperatūrai, maksimālā starojuma intensitāte mainās uz augstāku pusi augstas frekvences, un samazinot - uz zemākiem.

Šādus spektrus dod visi gaismas ķermeņi, ja tie atrodas grūti vai šķidrums stāvoklis (piemēram, kvēlspuldze). Saules gaisma, kā mēs zinām, arī ir nepārtraukts spektrs. Nepārtrauktus spektrus rada arī ļoti saspiestas gāzes.

Pavisam citu attēlu iegūsim, ja no gaismas objektiem izplūstošo gaismu izlaidīsim caur spektrālo ierīci. retas gāzes. Piemēram, nātrija tvaiki dod vienu spilgti dzeltenu līniju (un tas arī viss!) (24.3., 1. att.). Atomu ūdeņraža spektrs dod četras skaidras līnijas (24.3., 2. att.), bet hēlija spektrs dod septiņas līnijas (24.3., 3. att.). Jūs varat padarīt gāzi spīdēt, tikai uzkarsējot to līdz augstām temperatūrām vai izlaižot caur to elektrisko izlādi.

Tiek saukti spektri, kas sastāv no atsevišķām līnijām valdīja. Pieredze liecina, ka līniju spektri dod retās gāzes, kas atrodas atomu (bet ne molekulārā) stāvoklī. Katra ķīmiskā elementa līniju spektrs ir stingri noteikts individuāls un neatbilst neviena cita elementa spektram. Savā ziņā tas atgādina cilvēka pirkstu nospiedumus: tāpat kā noziedznieku var atrast pēc pirkstu nospiedumiem, tā pēc noteiktu līniju klātbūtnes spektrā var uzzināt par noteikta elementa klātbūtni pētāmajā vielā.

Pamatojoties uz šo spektrālā analīze – metode vielas ķīmiskā sastāva noteikšanai pēc tās spektra.

Šobrīd ir zināmi visu atomu spektri, tāpēc, iegūstot nezināmas vielas spektru, var noteikt, kuri elementi ir iekļauti šīs vielas sastāvā. Ņemiet vērā, ka daži elementi (hēlijs, rubīdijs, cēzijs, tallijs, indijs, gallijs) tika atklāti, izmantojot spektrālo analīzi. Tas bija ar spektrālās analīzes metodi, ko zinātnieki varēja noteikt ķīmiskais sastāvs Saule un zvaigznes.

Lasītājs: Un kādus spektrus tie dod? molekulas sastāv no vairākiem atomiem?

Joslu spektrs sastāv no atsevišķām joslām, kuras atdala tumšas vietas. Ar ļoti laba spektrālā aparāta palīdzību var atklāt, ka katra josla ir liela skaita ļoti cieši izvietotu līniju kopums.

Absorbcijas spektri

Mēs esam noskaidrojuši, ka katras vielas atomi ierosinātā (ļoti sakarsētā) stāvoklī izstaro stingri noteikta garuma gaismas viļņus. Rodas jautājums: kā šie paši atomi absorbēt gaismas viļņi? Tas ir, ko mēs redzēsim, ja caur aukstu neizstarojošu gāzi izlaidīsim baltu gaismu, kas satur jebkura garuma viļņus?

Eksperiments parāda, ka gāze visintensīvāk absorbē tieši tos gaismas viļņus, ko tā izstaro ļoti uzkarsētā stāvoklī. Tumšas līnijas uz nepārtraukta spektra fona ir absorbcijas līnijas, veidojot absorbcijas spektrs(sk. 24.3., 4.–6. att.).

5. jautājums. Spektru veidi. Spektrālā analīze.

Atomu starojuma spektrālais sastāvs dažādas vielasļoti daudzveidīgs. Tomēr visus spektrus var iedalīt trīs ļoti dažādos veidos.

Nepārtrauktie (cietie) spektri. Nepārtrauktā starojuma spektrs (19.12.1. att.) satur visu garumu viļņus. Spektrā nav pārtraukumu, un spektrogrāfa ekrānā var redzēt nepārtrauktu daudzkrāsu joslu ar vienmērīgu pāreju no vienas krāsas uz otru.

Nepārtrauktus (vai nepārtrauktus) spektrus dod ķermeņi cietā vai šķidrā stāvoklī, kā arī ļoti saspiestas gāzes. Lai iegūtu nepārtrauktu spektru, ķermenis jāuzsilda līdz augstai temperatūrai. Nepārtrauktā spektra raksturu un pašu tā pastāvēšanas faktu nosaka ne tikai atsevišķu izstarojošo atomu īpašības, bet arī lielā mērā tie ir atkarīgi no atomu savstarpējās mijiedarbības. Nepārtrauktu spektru rada arī augstas temperatūras plazma. Elektromagnētiskos viļņus plazma izstaro galvenokārt tad, kad elektroni saduras ar joniem.

Līniju spektri. Līniju emisijas spektri (19.13.2.,3.,4.att.) ir dažāda spilgtuma krāsainu līniju kopums, kas atdalītas ar platām tumšām svītrām. Līnijas spektra klātbūtne nozīmē, ka viela izstaro gaismu tikai noteiktos viļņu garumos (precīzāk, noteiktos ļoti šauros spektra intervālos). Katrai līnijai ir ierobežots platums. Līniju spektri sniedz visas vielas gāzveida atomu (bet ne molekulārā) stāvoklī. Izolēti ķīmiskā elementa atomi izstaro stingri noteiktus viļņa garumus, kas raksturīgi šim ķīmiskajam elementam. Līniju spektru būtība ir izskaidrojama ar to, ka konkrētas vielas atomiem ir tikai tai raksturīgi stacionāri stāvokļi ar savu enerģijas līmeņu kopumu.

Parasti līniju spektru novērošanai izmanto vielas tvaiku spīdumu liesmā vai gāzes izlādes mirdzumu caurulē, kas piepildīta ar pētāmo gāzi. Palielinoties atomu gāzes blīvumam, atsevišķās spektra līnijas paplašinās un pie ļoti liela gāzes blīvuma, kad atomu mijiedarbība kļūst nozīmīga, šīs līnijas pārklājas viena ar otru, veidojot nepārtrauktu spektru.

Svītraini spektri. Joslu emisijas spektri sastāv no atsevišķām joslām, kuras atdala tumšas telpas (19.14. att. : a, b).

Ar ļoti laba spektrālā instrumenta palīdzību var atklāt, ka katra josla ir liela skaita ļoti cieši izvietotu līniju kopums. Atšķirībā no līniju spektriem svītrainos spektrus veido nevis atomi, bet molekulas, kas nav savstarpēji saistītas vai ir vāji saistītas.

Absorbcijas spektri. Ja baltā gaisma tiek izlaista caur aukstu, neizstarojošu gāzi, uz avota nepārtrauktā spektra fona parādās tumšas absorbcijas līnijas (19.15. att.). Gāze visintensīvāk absorbē tieši tā viļņa garuma gaismu, ko tā izstaro ļoti uzkarsējot. Tumšas līnijas uz nepārtraukta spektra fona ir absorbcijas līnijas, kas kopā veido absorbcijas spektru. Absorbcijas spektri var būt nepārtraukti, līniju vai svītraini.

Atoms, absorbējot gaismu, pāriet no pamatstāvokļa uz ierosinātu, un atomu ierosināšanai ir piemēroti stingri noteikti enerģijas kvanti, kas atbilst konkrētai gāzei. Tāpēc gāze no nepārtrauktā spektra absorbē pašus gaismas kvantus, ko tā var izstarot pati.

Optiskie spektri

Emisijas spektri

400 450 500 550 600 700 (nm)

(1-ciets; oderējums: 2-nātrijs; 3-ūdeņradis; 4-hēlijs)

Svītraini spektri

Joda molekulu tvaika emisijas spektrs

Oglekļa loka emisijas spektrs (molekulārās joslas CN Un AR 2)

Absorbcijas spektri

400 450 500 550 600 700 (nm)

(5-saules; apšuvums: 6-nātrijs; 7-ūdeņradis; 8-hēlijs)

19.13. un 19.15. attēlā salīdzināti nātrija, ūdeņraža un hēlija retināto tvaiku emisijas un absorbcijas spektri.

Pētot atomu emisijas un absorbcijas spektrus, tālajā 19. gadsimtā fiziķi nonāca pie secinājuma, ka atoms nav nedalāma daļiņa, bet tam ir kaut kāda iekšēja sarežģīta struktūra.

Pamats ir līniju spektru izmantošana spektrālā analīze – metode vielu ķīmiskā sastāva izpētei, izmantojot to spektrus. Atsevišķas līnijas spektros dažādi elementi var sakrist, bet kopumā katra elementa spektrs ir tā individuālā īpašība. Spektrālajai analīzei ir bijusi liela nozīme zinātnē. Piemēram, Saules spektrā (1814) tika atklātas Fraunhofera tumšās līnijas, kuru izcelsme ir izskaidrota šādi. Saule, būdama karsta gāzes bumba (T ~ 6000 °C), izstaro nepārtrauktu spektru. saules stari iziet cauri Saules atmosfērai (Saules korona, kuras temperatūra ir ~(2000–3000) °C. Korona absorbē noteiktas frekvences starojumu no nepārtrauktā spektra, un Saules absorbcijas spektrs tiek reģistrēts uz Zemes (19.15.5. att.) , pēc kura var noteikt, kuri ķīmiskie elementi atrodas Saules vainagā, pamatojoties uz absorbcijas spektriem, tika atklāti visi sauszemes elementi, kā arī iepriekš nezināms elements, ko sauca par hēliju (1894), uz Zemes tika atklāts hēlijs, pateicoties spektrālajai analīzei, uz Zemes tika atklāti vēl 25. ķīmiskie elementi.

Turklāt Saules un zvaigžņu spektrālā analīze parādīja, ka to sastāvā iekļautie ķīmiskie elementi atrodas arī uz Zemes, t.i. Visuma matērija sastāv no vienas un tās pašas elementu kopas.

Salīdzinošās vienkāršības un daudzpusības dēļ spektrālā analīze ir galvenā metode vielas sastāva uzraudzībai metalurģijā un mašīnbūvē. Izmantojot spektrālo analīzi, rūdu un minerālu ķīmisko sastāvu nosaka gan no emisijas, gan absorbcijas spektra. Sarežģītu maisījumu sastāvu analizē, izmantojot molekulāros spektrus.

Noteiktos apstākļos spektrālās analīzes metodes var noteikt ne tikai sastāvdaļu ķīmisko sastāvu, bet arī to kvantitatīvo saturu.

Drošības jautājumi:

1. Norādiet Balmera formulu un izskaidrojiet tās fizisko nozīmi.

2. Kāpēc no dažādām ūdeņraža atoma spektrālo līniju sērijām vispirms tika pētīta Balmera sērija?

3. Kādas spektra līniju sērijas jūs zināt?

4. Kāda ir ūdeņraža atoma emisijas frekvence, kas atbilst Bracket sērijas īsviļņu robežai?

5. Uzzīmējiet un izskaidrojiet ūdeņraža atoma enerģijas līmeņu diagrammu.

6. Sniedziet Rezerforda eksperimenta diagrammu un izskaidrojiet to.

7. Kādi ir Bora postulāti? Kāda ir to fiziskā nozīme? Kā viņi izskaidro atoma līniju spektru?

8. Kas ir stacionārās orbītas? Kā tiek aprēķināts to rādiuss?

9. Kāpēc Raterforda atoma kodolmodelis neizdevās?

10. Norādiet Franka un Herca eksperimenta diagrammu un strāvas-sprieguma raksturlielumu, kas raksturo šī eksperimenta rezultātu.

11. Kurus Bora postulātus apstiprināja Frenka un Herca eksperimenti?

12. Kādus galvenos secinājumus var izdarīt, pamatojoties uz Frenka un Herca eksperimentiem?

13. Izmantojot Bora modeli, norādiet spektra līnijas, kas var rasties ūdeņraža atoma pārejas laikā no stāvokļiem ar n=3 un s n= 4.

14. Nosauc emisijas spektru veidus. Aprakstiet katra spektra veida iegūšanas nosacījumus.

15. Kāds ir absorbcijas spektrs? Absorbcijas spektru iegūšanas nosacījumi.

16. Kas ir spektrālās analīzes pamatā?

Plānas lēcas formula

Plānas lēcas formula saista d (attālums no objekta līdz objektīva optiskajam centram), f (attālums no optiskā centra līdz attēlam) ar fokusa attālums F (101. att.).

Trijstūris ABO ir līdzīgs trijstūrim OB 1 A 1. No līdzības izriet, ka

Trijstūris OCF ir līdzīgs trīsstūrim FB 1 A 1 . No līdzības izriet, ka

Šī ir plānās lēcas formula.

Attālumi F, d un f no objektīva līdz reālajiem punktiem tiek ņemti ar plus zīmi, attālumi no objektīva līdz iedomātajiem punktiem - ar mīnusa zīmi.

Attēla lieluma H attiecību pret objekta h lineāro izmēru sauc par objektīva G lineāro palielinājumu.

Vielu starojuma spektrālais sastāvs ir ļoti daudzveidīgs. Bet, neskatoties uz to, visus spektrus, kā liecina pieredze, var iedalīt trīs veidos.

Nepārtraukti spektri. Saules spektrs jeb loka gaismas spektrs ir nepārtraukts. Tas nozīmē, ka spektrs satur visu viļņu garumu viļņus. Spektrā nav pārtraukumu, un spektrogrāfa ekrānā var redzēt nepārtrauktu daudzkrāsu joslu (sk. V att., 1 uz krāsu ieliktņa).

Enerģijas sadalījums pa frekvencēm, t.i., starojuma intensitātes spektrālais blīvums, dažādiem ķermeņiem ir atšķirīgs. Piemēram, ķermenis ar ļoti melnu virsmu izstaro visu frekvenču elektromagnētiskos viļņus, bet starojuma intensitātes spektrālā blīvuma atkarības līknei no frekvences ir maksimums pie noteiktas frekvences Vmax (10.3. att.). Radiācijas enerģija ļoti zemās (V -> 0) un ļoti augstās (v -> v) frekvencēs ir niecīga. Palielinoties ķermeņa temperatūrai, maksimālais spektrālā starojuma blīvums mainās uz īsākiem viļņiem.

Nepārtraukti (vai nepārtraukti) spektri, kā liecina pieredze, dod ķermeņus, kas ir cietā vai šķidrā stāvoklī, kā arī ļoti saspiestas gāzes. Lai iegūtu nepārtrauktu spektru, ķermenis jāuzsilda līdz augstai temperatūrai.

Nepārtrauktā spektra raksturu un pašu tā pastāvēšanas faktu nosaka ne tikai atsevišķu izstarojošo atomu īpašības, bet arī tie ir ļoti atkarīgi no atomu savstarpējās mijiedarbības.

Nepārtrauktu spektru rada arī augstas temperatūras plazma. Elektromagnētiskos viļņus plazma izstaro galvenokārt tad, kad elektroni saduras ar joniem.

Līniju spektri. Gāzes degļa bālajā liesmā pievienosim parastā galda sāls šķīdumā samitrinātu azbesta gabalu. Vērojot liesmu caur spektroskopu, redzēsim, kā uz tikko redzamā nepārtrauktā liesmas spektra fona mirgo spilgti dzeltena līnija (sk. V, 2. att. uz krāsu ieliktņa).

Šo dzelteno līniju veido nātrija tvaiki, kas veidojas, kad vārāmā sāls molekulas tiek sadalītas liesmā. Krāsu ieliktnis parāda arī ūdeņraža un hēlija spektrus. Katrs no spektriem ir dažāda spilgtuma krāsainu līniju palisāde, ko atdala platas tumšas svītras. Šādus spektrus sauc par līniju spektriem. Līnijas spektra klātbūtne nozīmē, ka viela izstaro gaismu tikai noteiktos viļņu garumos (precīzāk, noteiktos ļoti šauros spektra intervālos). 10.4. attēlā parādīts aptuvenais starojuma intensitātes spektrālā blīvuma sadalījums līniju spektrā. Katrai līnijai ir ierobežots platums.

Līniju spektri sniedz visas vielas gāzveida atomu (bet ne molekulārā) stāvoklī. Šajā gadījumā gaismu izstaro atomi, kas praktiski nesadarbojas viens ar otru. Šis ir pats fundamentālākais, pamata spektru veids.

Izolēti atomi izstaro gaismu stingri noteiktos viļņu garumos.

Parasti līniju spektru novērošanai izmanto vielas tvaiku spīdumu liesmā vai gāzes izlādes mirdzumu caurulē, kas piepildīta ar pētāmo gāzi.

Palielinoties atomu gāzes blīvumam, atsevišķās spektra līnijas paplašinās, un visbeidzot, pie ļoti lielas gāzes saspiešanas, kad atomu mijiedarbība kļūst nozīmīga, šīs līnijas pārklājas viena ar otru, veidojot nepārtrauktu spektru.

Svītraini spektri. Joslu spektrs sastāv no atsevišķām joslām, kuras atdala tumšas vietas. Ar ļoti laba spektrālā aparāta palīdzību var atklāt, ka katra josla ir liela skaita ļoti cieši izvietotu līniju kopums. Atšķirībā no līniju spektriem svītrainos spektrus veido nevis atomi, bet molekulas, kas nav saistītas vai ir vāji saistītas viena ar otru.

Lai novērotu molekulāros spektrus, kā arī lai novērotu līniju spektrus, izmantojiet vielas tvaiku liesmās vai gāzes izlādes spīdumu.

Absorbcijas spektri. Visas vielas, kuru atomi atrodas ierosinātā stāvoklī, izstaro gaismas viļņus. Šo viļņu enerģija noteiktā veidā tiek sadalīta pa viļņu garumiem. Vielas gaismas absorbcija ir atkarīga arī no viļņa garuma. Tādējādi sarkanais stikls pārraida viļņus, kas atbilst sarkanajai gaismai (8 10 -5 cm), un absorbē visus pārējos.

Ja izlaižat balto gaismu caur aukstu, neizstarojošu gāzi, tad uz avota nepārtrauktā spektra fona parādās tumšas līnijas (sk. V att., 5-8 uz krāsu ieliktņa). Gāze visintensīvāk absorbē tieši tā viļņa garuma gaismu, ko tā pati izstaro ļoti uzkarsētā stāvoklī. Tumšas līnijas uz nepārtraukta spektra fona ir absorbcijas līnijas, kas kopā veido absorbcijas spektru.

Pastāv nepārtrauktas, līniju un svītru emisijas spektri un tikpat daudz veidu absorbcijas spektri.

Spektrālā analīze- metožu kopums objekta sastāva kvalitatīvai un kvantitatīvai noteikšanai, pamatojoties uz vielas un starojuma mijiedarbības spektru izpēti, ieskaitot elektromagnētiskā starojuma spektrus, akustiskos viļņus, masas un enerģijas sadalījumus. elementārdaļiņas utt.

Atkarībā no analīzes mērķiem un spektru veidiem izšķir vairākas spektrālās analīzes metodes. Atomisks Un molekulārā spektrālās analīzes ļauj noteikt attiecīgi vielas elementāro un molekulāro sastāvu. Emisijas un absorbcijas metodēs sastāvu nosaka pēc emisijas un absorbcijas spektra.

Masu spektrometriskā analīze tiek veikta, izmantojot atomu vai molekulāro jonu masas spektrus, un tā ļauj noteikt objekta izotopu sastāvu.

Ievads………………………………………………………………………………….2

Radiācijas mehānisms………………………………………………………………………………..3

Enerģijas sadalījums spektrā………………………………………………………….4

Spektru veidi………………………………………………………………………………………….6

Spektrālās analīzes veidi………………………………………………………7

Secinājums…………………………………………………………………………………..9

Literatūra………………………………………………………………………………….11

Ievads

Spektrs ir gaismas sadalīšanās tā sastāvdaļās, dažādu krāsu staros.

Tiek saukta metode dažādu vielu ķīmiskā sastāva izpētei no to līnijas emisijas vai absorbcijas spektriem. spektrālā analīze. Spektrālās analīzes veikšanai ir nepieciešams niecīgs vielas daudzums. Tās ātrums un jutība ir padarījusi šo metodi neaizstājamu gan laboratorijās, gan astrofizikā. Tā kā katrs periodiskās tabulas ķīmiskais elements izstaro tikai tam raksturīgu līniju emisijas un absorbcijas spektru, tas ļauj izpētīt vielas ķīmisko sastāvu. Fiziķi Kirhhofs un Bunsens pirmo reizi mēģināja to izveidot 1859. gadā, būvējot spektroskops. Gaisma tajā tika nodota caur šauru spraugu, kas izgriezta no vienas teleskopa malas (šo cauruli ar spraugu sauc par kolimatoru). No kolimatora stari krita uz prizmu, kas pārklāta ar kastīti, kas no iekšpuses izklāta ar melnu papīru. Prizma novirzīja starus, kas nāca no spraugas. Rezultāts bija spektrs. Pēc tam viņi aizsedza logu ar aizkaru un novietoja aizdedzinātu degli pie kolimatora spraugas. Sveces liesmā pārmaiņus tika ievadīti dažādu vielu gabali, un tie caur otru teleskopu skatījās uz iegūto spektru. Izrādījās, ka katra elementa kvēldiega tvaiki radīja stingri noteiktas krāsas starus, un prizma novirzīja šos starus uz stingri noteiktu vietu, un tāpēc neviena krāsa nevarēja maskēt otru. Tas noveda pie secinājuma, ka ir atrasta radikāli jauna ķīmiskās analīzes metode - izmantojot vielas spektru. 1861. gadā, pamatojoties uz šo atklājumu, Kirhhofs pierādīja vairāku elementu klātbūtni Saules hromosfērā, liekot pamatu astrofizikai.

Radiācijas mehānisms

Gaismas avotam ir jāpatērē enerģija. Gaisma ir elektromagnētiskie viļņi ar viļņa garumu 4*10 -7 - 8*10 -7 m Elektromagnētiskos viļņus izstaro lādētu daļiņu paātrināta kustība. Šīs uzlādētās daļiņas ir daļa no atomiem. Bet, nezinot, kā atoms ir strukturēts, par starojuma mehānismu nevar teikt neko ticamu. Ir tikai skaidrs, ka atomā nav gaismas, tāpat kā klavieru stīgā nav skaņas. Tāpat kā stīga, kas sāk skanēt tikai pēc āmura sitiena, atomi rada gaismu tikai pēc tam, kad tie ir satraukti.

Lai atoms sāktu izstarot, tam ir jānodod enerģija. Izstarojot, atoms zaudē saņemto enerģiju, un vielas nepārtrauktai mirdzēšanai ir nepieciešama enerģijas pieplūde tā atomiem no ārpuses.

Termiskais starojums. Vienkāršākais un visizplatītākais starojuma veids ir termiskais starojums, kurā atomu zaudēto enerģiju gaismas izstarošanai kompensē ar izstarojošā ķermeņa atomu vai (molekulu) termiskās kustības enerģiju. Jo augstāka ķermeņa temperatūra, jo ātrāk pārvietojas atomi. Kad ātrie atomi (molekulas) saduras savā starpā, daļa to kinētiskās enerģijas tiek pārvērsta atomu ierosmes enerģijā, kas pēc tam izstaro gaismu.

Radiācijas termiskais avots ir Saule, kā arī parasta kvēlspuldze. Lampa ir ļoti ērts, bet zemu izmaksu avots. Tikai aptuveni 12% no kopējās lampā izdalītās enerģijas elektrošoku

, pārvēršas gaismas enerģijā. Gaismas termiskais avots ir liesma. Kvēpu graudi uzsilst degvielas sadegšanas laikā atbrīvotās enerģijas dēļ un izstaro gaismu. Elektroluminiscence. Enerģija, kas atomiem nepieciešama, lai izstarotu gaismu, var nākt arī no avotiem, kas nav termiski. Gāzu izlādes laikā elektriskais lauks elektroniem piešķir lielu spēku. kinētiskā enerģija

. Ātrie elektroni piedzīvo sadursmes ar atomiem. Daļa elektronu kinētiskās enerģijas aiziet, lai ierosinātu atomus. Uzbudināti atomi izdala enerģiju gaismas viļņu veidā. Sakarā ar to izlādi gāzē pavada mirdzums. Tā ir elektroluminiscence. Katodluminiscence.

Cieto vielu mirdzumu, ko izraisa elektronu bombardēšana, sauc par katodoluminiscenci. Pateicoties katodluminiscencei, televizoru katodstaru lampu ekrāni mirdz.Ķīmiluminiscence. Dažiemķīmiskās reakcijas , kas nāk līdz ar enerģijas izdalīšanos, daļa šīs enerģijas tiek tieši tērēta gaismas emisijai. Gaismas avots paliek auksts (tam ir temperatūra vide

). Šo parādību sauc par hemioluminiscenci. Fotoluminiscence.

Gaisma, kas krīt uz vielu, tiek daļēji atstarota un daļēji absorbēta. Absorbētās gaismas enerģija vairumā gadījumu izraisa tikai ķermeņu karsēšanu. Tomēr daži ķermeņi paši sāk mirdzēt tieši uz tiem esošā starojuma ietekmē. Tā ir fotoluminiscence. Gaisma uzbudina vielas atomus (palielina to iekšējo enerģiju), pēc tam tie paši tiek izgaismoti. Piemēram, gaismas krāsas, kas pārklāj daudzus Ziemassvētku eglīšu rotājumus, pēc apstarošanas izstaro gaismu.

izlaižot caur violetu filtru, šis šķidrums sāk mirdzēt ar zaļi dzeltenu gaismu, t.i. garāks garums viļņi nekā violetā gaisma.

Fotoluminiscences fenomenu plaši izmanto dienasgaismas spuldzēs. Padomju fiziķis S. I. Vavilovs ierosināja pārklāt izlādes caurules iekšējo virsmu ar vielām, kas spēj spilgti mirdzēt īsviļņu starojuma iedarbībā no gāzes izlādes. Luminiscences spuldzes ir aptuveni trīs līdz četras reizes ekonomiskākas nekā parastās kvēlspuldzes.

Ir uzskaitīti galvenie starojuma veidi un avoti, kas tos rada. Visizplatītākie starojuma avoti ir termiski.

Enerģijas sadalījums spektrā

Uz ekrāna aiz refrakcijas prizmas monohromatiskās krāsas spektrā ir sakārtotas šādā secībā: sarkana (kurai ir visgarākais viļņa garums starp redzamās gaismas viļņiem (k = 7,6 (10-7 m un mazākais refrakcijas indekss),) oranža, dzeltena). , zaļa, ciāna, zila un violeta (ar īsāko viļņa garumu redzamajā spektrā (f = 4 (10-7 m un augstākais laušanas koeficients). Neviens no avotiem nerada monohromatisku gaismu, tas ir, gaismu ar stingri noteiktu viļņa garumu). Eksperimenti par gaismas sadalīšanos spektrā, izmantojot prizmu, kā arī eksperimenti par traucējumiem un difrakciju.

Enerģija, ko gaisma nes sev līdzi no avota, noteiktā veidā tiek sadalīta pa visu garumu viļņiem, kas veido gaismas staru. Var arī teikt, ka enerģija tiek sadalīta pa frekvencēm, jo ​​pastāv vienkārša sakarība starp viļņa garumu un frekvenci: v = c.

Elektromagnētiskā starojuma plūsmas blīvumu jeb intensitāti / nosaka enerģija & W, kas attiecināma uz visām frekvencēm. Lai raksturotu starojuma frekvenču sadalījumu, nepieciešams ieviest jaunu lielumu: intensitāti uz frekvences intervāla vienību. Šo lielumu sauc par starojuma intensitātes spektrālo blīvumu.

Spektrālā starojuma plūsmas blīvumu var atrast eksperimentāli. Lai to izdarītu, jums ir jāizmanto prizma, lai iegūtu, piemēram, elektriskā loka starojuma spektru, un jāmēra starojuma plūsmas blīvums, kas krīt uz maziem spektrālajiem intervāliem ar platumu Av.

Jūs nevarat paļauties uz savu aci, lai novērtētu enerģijas sadalījumu. Acij ir selektīva jutība pret gaismu: tās maksimālā jutība atrodas spektra dzeltenzaļajā apgabalā. Vislabāk ir izmantot melnā ķermeņa īpašību, lai gandrīz pilnībā absorbētu visu viļņu garumu gaismu. Šajā gadījumā starojuma enerģija (t.i., gaisma) izraisa ķermeņa uzsilšanu. Tāpēc pietiek izmērīt ķermeņa temperatūru un pēc tās spriest par uzņemtās enerģijas daudzumu laika vienībā.

Parasts termometrs ir pārāk nejutīgs, lai to veiksmīgi izmantotu šādos eksperimentos. Temperatūras mērīšanai ir nepieciešami jutīgāki instrumenti. Jūs varat ņemt elektrisko termometru, kurā jutīgais elements ir izgatavots plānas metāla plāksnes veidā. Šai plāksnei jābūt pārklātai ar plānu kvēpu kārtu, kas gandrīz pilnībā absorbē jebkura viļņa garuma gaismu.

Ierīces siltumjutīgā plāksne jānovieto vienā vai otrā spektra vietā. Viss redzamais garuma l spektrs no sarkaniem līdz violetiem stariem atbilst frekvences intervālam no v cr līdz y f. Platums atbilst nelielam intervālam Av. Sildot ierīces melno plāksni, var spriest par starojuma plūsmas blīvumu uz frekvences intervālu Av. Pārvietojot plāksni pa spektru, mēs atklāsim, ka lielākā daļa enerģijas atrodas spektra sarkanajā daļā, nevis dzeltenzaļajā, kā šķiet acij.

Pamatojoties uz šo eksperimentu rezultātiem, ir iespējams izveidot starojuma intensitātes spektrālā blīvuma atkarības no frekvences līkni. Starojuma intensitātes spektrālo blīvumu nosaka plāksnes temperatūra, un frekvenci nav grūti atrast, ja gaismas sadalīšanai izmantotā ierīce ir kalibrēta, tas ir, ja ir zināms, kādai frekvencei atbilst noteiktā spektra daļa. uz.

Atzīmējot gar abscisu asi Av intervālu viduspunktiem atbilstošās frekvenču vērtības un pa ordinātu asi starojuma intensitātes spektrālo blīvumu, mēs iegūstam vairākus punktus, caur kuriem varam novilkt gludu līkni. Šī līkne sniedz vizuālu enerģijas sadalījuma un elektriskā loka spektra redzamās daļas attēlojumu.

Spektrālās ierīces. Precīzai spektru izpētei vairs nepietiek ar tādām vienkāršām ierīcēm kā šaura sprauga, kas ierobežo gaismas staru kūli un prizma. Ir nepieciešami instrumenti, kas nodrošina skaidru spektru, t.i., instrumenti, kas spēj labi nodalīt dažāda garuma viļņus un neļauj atsevišķām spektra daļām pārklāties. Šādas ierīces sauc par spektrālajām ierīcēm. Visbiežāk spektrālā aparāta galvenā daļa ir prizma jeb difrakcijas režģis.

Apskatīsim prizmas spektrālā aparāta konstrukcijas diagrammu. Pētāmais starojums vispirms nonāk ierīces daļā, ko sauc par kolimatoru. Kolimators ir caurule, kuras vienā galā ir ekrāns ar šauru spraugu, bet otrā - savācējlēca. Sprauga atrodas objektīva fokusa attālumā. Tāpēc novirzošais gaismas stars, kas krīt uz objektīvu no spraugas, izplūst no tā kā paralēls stars un nokrīt uz prizmas.

Tā kā dažādas frekvences atbilst dažādiem refrakcijas rādītājiem, no prizmas iznāk paralēli stari, kas nesakrīt virzienā. Tie nokrīt uz objektīva. Šī objektīva fokusa attālumā atrodas ekrāns - matēts stikls vai

fotoplāksne. Objektīvs fokusē uz ekrāna paralēlus staru kūļus, un viena spraugas attēla vietā tiek iegūta vesela attēlu sērija. Katrai frekvencei (šaurajam spektrālajam intervālam) ir savs attēls. Visi šie attēli kopā veido spektru.

Aprakstīto ierīci sauc par spektrogrāfu. Ja otrā objektīva un ekrāna vietā spektru vizuālai novērošanai izmanto teleskopu, tad ierīci sauc par spektroskopu, kā aprakstīts iepriekš. Prizmas un citas spektrālo ierīču daļas ne vienmēr ir izgatavotas no stikla. Stikla vietā tiek izmantoti arī caurspīdīgi materiāli, piemēram, kvarcs, akmens sāls u.c.

Spektru veidi

Vielu starojuma spektrālais sastāvs ir ļoti daudzveidīgs. Bet, neskatoties uz to, visus spektrus, kā liecina pieredze, var iedalīt vairākos veidos:

Nepārtraukti spektri. Saules spektrs jeb loka gaismas spektrs ir nepārtraukts. Tas nozīmē, ka spektrs satur visu viļņu garumu viļņus. Spektrā nav pārtraukumu, un spektrogrāfa ekrānā var redzēt nepārtrauktu daudzkrāsu joslu.

Enerģijas sadalījums pa frekvencēm, t.i., starojuma intensitātes spektrālais blīvums, dažādiem ķermeņiem ir atšķirīgs. Piemēram, ķermenis ar ļoti melnu virsmu izstaro visu frekvenču elektromagnētiskos viļņus, bet starojuma intensitātes spektrālā blīvuma atkarības līknei no frekvences ir maksimums noteiktā frekvencē. Radiācijas enerģija ļoti zemās un ļoti augstās frekvencēs ir niecīga. Palielinoties temperatūrai, starojuma maksimālais spektrālais blīvums novirzās uz īsākiem viļņiem.

Nepārtrauktus (vai nepārtrauktus) spektrus, kā liecina pieredze, dod ķermeņi cietā vai šķidrā stāvoklī, kā arī ļoti saspiestas gāzes. Lai iegūtu nepārtrauktu spektru, ķermenis jāuzsilda līdz augstai temperatūrai.

Nepārtrauktā spektra raksturu un pašu tā pastāvēšanas faktu nosaka ne tikai atsevišķu izstarojošo atomu īpašības, bet arī lielā mērā tie ir atkarīgi no atomu savstarpējās mijiedarbības.

Nepārtrauktu spektru rada arī augstas temperatūras plazma. Elektromagnētiskos viļņus plazma izstaro galvenokārt tad, kad elektroni saduras ar joniem.

Līniju spektri. Gāzes degļa bālajā liesmā pievienosim parastā galda sāls šķīdumā samitrinātu azbesta gabalu.

Vērojot liesmu caur spektroskopu, uz tikko redzamā nepārtrauktā liesmas spektra fona mirgos spilgti dzeltena līnija. Šo dzelteno līniju veido nātrija tvaiki, kas veidojas, kad vārāmā sāls molekulas tiek sadalītas liesmā. Katrs no tiem ir dažāda spilgtuma krāsainu līniju palisāde, ko atdala plaša tumša

svītras. Šādus spektrus sauc par līniju spektriem. Līnijas spektra klātbūtne nozīmē, ka viela izstaro gaismu tikai noteiktos viļņu garumos (precīzāk, noteiktos ļoti šauros spektra intervālos). Katrai līnijai ir ierobežots platums.

Līniju spektri sniedz visas vielas gāzveida atomu (bet ne molekulārā) stāvoklī. Šajā gadījumā gaismu izstaro atomi, kas praktiski nesadarbojas viens ar otru. Šis ir pats fundamentālākais, pamata spektru veids.

Izolēti atomi izstaro stingri noteiktus viļņu garumus. Parasti līniju spektru novērošanai izmanto vielas tvaiku spīdumu liesmā vai gāzes izlādes mirdzumu caurulē, kas piepildīta ar pētāmo gāzi.

Palielinoties atomu gāzes blīvumam, atsevišķās spektra līnijas paplašinās, un visbeidzot, pie ļoti lielas gāzes saspiešanas, kad atomu mijiedarbība kļūst nozīmīga, šīs līnijas pārklājas viena ar otru, veidojot nepārtrauktu spektru.

Svītraini spektri. Joslu spektrs sastāv no atsevišķām joslām, kuras atdala tumšas vietas. Ar ļoti laba spektrālā aparāta palīdzību tas ir iespējams

atklājiet, ka katra svītra ir daudzu ļoti cieši izvietotu līniju kopums. Atšķirībā no līniju spektriem svītrainos spektrus veido nevis atomi, bet molekulas, kas nav savstarpēji saistītas vai ir vāji saistītas.

Molekulāro spektru, kā arī līniju spektru novērošanai parasti izmanto tvaiku mirdzumu liesmā vai gāzizlādes mirdzumu.

Absorbcijas spektri. Visas vielas, kuru atomi atrodas ierosinātā stāvoklī, izstaro gaismas viļņus, kuru enerģija noteiktā veidā tiek sadalīta pa viļņu garumiem. Vielas gaismas absorbcija ir atkarīga arī no viļņa garuma. Tādējādi sarkanais stikls pārraida sarkanajai gaismai atbilstošus viļņus un absorbē visus pārējos.

Ja balto gaismu izlaižat caur aukstu, neizstarojošu gāzi, uz avota nepārtrauktā spektra fona parādās tumšas līnijas. Gāze visintensīvāk absorbē tieši tā viļņa garuma gaismu, ko tā izstaro ļoti uzkarsējot. Tumšas līnijas uz nepārtraukta spektra fona ir absorbcijas līnijas, kas kopā veido absorbcijas spektru.

Pastāv nepārtrauktas, līniju un svītru emisijas spektri un tikpat daudz veidu absorbcijas spektri.

Līniju spektriem ir īpaši liela nozīme, jo to struktūra ir tieši saistīta ar atoma uzbūvi. Galu galā šos spektrus rada atomi, kas nepiedzīvo ārēju ietekmi. Tāpēc, iepazīstoties ar līniju spektriem, mēs speram pirmo soli ceļā uz atomu struktūras izpēti. Novērojot šos spektrus, zinātnieki ieguva

iespēja “ieskatīties” atoma iekšienē. Šeit optika nonāk ciešā saskarē ar atomu fiziku.

Spektrālās analīzes veidi

Līniju spektru galvenā īpašība ir tāda, ka jebkuras vielas līniju spektra viļņu garumi (vai frekvences) ir atkarīgi tikai no šīs vielas atomu īpašībām, bet ir pilnīgi neatkarīgi no atomu luminiscences ierosināšanas metodes. Atomi

jebkurš ķīmiskais elements dod spektru, kas nav līdzīgs visu pārējo elementu spektriem: tie spēj izstarot stingri noteiktu viļņu garumu kopumu.

Tas ir spektrālās analīzes pamats - metode vielas ķīmiskā sastāva noteikšanai no tās spektra. Tāpat kā cilvēka pirkstu nospiedumiem, līniju spektriem ir unikāla personība. Rakstu unikalitāte uz pirksta ādas bieži palīdz atrast noziedznieku. Tādā pašā veidā spektru individualitātes dēļ ir

spēja noteikt ķermeņa ķīmisko sastāvu. Izmantojot spektrālo analīzi, jūs varat noteikt šis elements kā sarežģītas vielas sastāvdaļa. Šī ir ļoti jutīga metode.

Šobrīd zināms šādus veidus spektrālās analīzes - atomu spektrālā analīze (ASA)(nosaka parauga elementāro sastāvu pēc atomu (jonu) emisijas un absorbcijas spektriem), emisija ASA(pamatojoties uz atomu, jonu un molekulu emisijas spektriem, ko ierosina dažādi elektromagnētiskā starojuma avoti diapazonā no g-starojuma līdz mikroviļņiem), atomu absorbcija SA(veikts, izmantojot analizējamo objektu (atomi, molekulas, vielas joni dažādos agregācijas stāvokļos) elektromagnētiskā starojuma absorbcijas spektrus), atomu fluorescences SA, molekulārā spektrālā analīze (MSA) (vielu molekulārais sastāvs atbilstoši gaismas absorbcijas, luminiscences un Ramana izkliedes molekulārajiem spektriem.), kvalitātes ISA(pietiek, ja konstatē nosakāmo elementu analītisko līniju esamību vai neesamību. Pamatojoties uz līniju spilgtumu vizuālās pārbaudes laikā, var sniegt aptuvenu noteiktu elementu satura novērtējumu paraugā), kvantitatīvā ISA(tiek veikta, salīdzinot divu spektra līniju intensitātes parauga spektrā, no kurām viena pieder noteiktajam elementam, bet otra (salīdzinājuma līnija) - parauga galvenajam elementam, kura koncentrācija ir zināma, vai elementu, kas speciāli ievadīts zināmā koncentrācijā).

MSA pamatā ir pētāmā parauga izmērītā spektra kvalitatīvs un kvantitatīvs salīdzinājums ar atsevišķu vielu spektriem. Attiecīgi tiek nošķirts kvalitatīvais un kvantitatīvais ISA. MSA izmanto dažāda veida molekulāros spektrus, rotācijas [spektri mikroviļņu un garo viļņu infrasarkano staru (IR) apgabalos], vibrāciju un vibrāciju-rotācijas [absorbcijas un emisijas spektri vidējā IR reģionā, Ramana spektri, IR fluorescences spektri], elektroniski, elektroniski-vibrācijas un elektroniski-vibrācijas-rotācijas [absorbcijas un pārraides spektri redzamajā un ultravioletajā (UV) apgabalā, fluorescences spektri]. MSA ļauj analizēt nelielus daudzumus (dažos gadījumos daļu mcg un mazāk) vielas dažādos agregācijas stāvokļos.

Vielas sastāva kvantitatīvā analīze, pamatojoties uz tās spektru, ir sarežģīta, jo spektra līniju spilgtums ir atkarīgs ne tikai no vielas masas, bet arī no mirdzuma ierosināšanas metodes. Tādējādi zemā temperatūrā daudzas spektrālās līnijas neparādās vispār. Tomēr, ievērojot standarta nosacījumus mirdzuma ierosināšanai, var veikt arī kvantitatīvo spektrālo analīzi.

Visprecīzākā no šīm analīzēm ir atomu absorbcija SA. AAA tehnika ir daudz vienkāršāka salīdzinājumā ar citām metodēm, to raksturo augsta precizitāte ne tikai mazu, bet arī lielu elementu koncentrāciju noteikšanā paraugos. AAA veiksmīgi aizstāj darbietilpīgas un laikietilpīgas ķīmiskās analīzes metodes, neatpaliekot no tām precizitātes ziņā.

Secinājums

Šobrīd ir noteikti visu atomu spektri un sastādītas spektru tabulas. Ar spektrālās analīzes palīdzību tika atklāti daudzi jauni elementi: rubīdijs, cēzijs uc Elementiem bieži tika doti nosaukumi atbilstoši spektra intensīvāko līniju krāsai. Rubidijs rada tumši sarkanas, rubīna līnijas. Vārds cēzijs nozīmē "debess zils". Šī ir cēzija spektra galveno līniju krāsa.

Tieši ar spektrālās analīzes palīdzību tika noskaidrots Saules un zvaigžņu ķīmiskais sastāvs. Citas analīzes metodes šeit parasti nav iespējamas. Izrādījās, ka zvaigznes sastāv no tiem pašiem ķīmiskajiem elementiem, kas sastopami uz Zemes. Interesanti, ka hēlijs sākotnēji tika atklāts Saulē un tikai pēc tam tika atrasts Zemes atmosfērā. Nosaukums šim

elements atgādina tā atklāšanas vēsturi: vārds hēlijs tulkojumā nozīmē “saules”.

Salīdzinošās vienkāršības un daudzpusības dēļ spektrālā analīze ir galvenā metode vielas sastāva uzraudzībai metalurģijā, mašīnbūvē un kodolrūpniecībā. Izmantojot spektrālo analīzi, tiek noteikts rūdu un minerālu ķīmiskais sastāvs.

Sarežģītu, galvenokārt organisko, maisījumu sastāvs tiek analizēts pēc to molekulārajiem spektriem.

Spektrālo analīzi var veikt ne tikai no emisijas spektriem, bet arī no absorbcijas spektriem. Tieši absorbcijas līnijas Saules un zvaigžņu spektrā ļauj pētīt šo debess ķermeņu ķīmisko sastāvu. Saules spoži spīdošā virsma - fotosfēra - rada nepārtrauktu spektru. Saules atmosfēra selektīvi absorbē gaismu no fotosfēras, kas noved pie absorbcijas līniju parādīšanās uz nepārtrauktā fotosfēras spektra fona.

Bet pati Saules atmosfēra izstaro gaismu. Saules aptumsumu laikā, kad Saules disku pārklāj Mēness, spektra līnijas tiek apgrieztas. Absorbcijas līniju vietā saules spektrā mirgo emisijas līnijas.

Astrofizikā spektrālā analīze nozīmē ne tikai zvaigžņu, gāzes mākoņu uc ķīmiskā sastāva noteikšanu, bet arī daudzu noteikšanu.

citas šo objektu fizikālās īpašības: temperatūra, spiediens, kustības ātrums, magnētiskā indukcija.

Ir svarīgi zināt, no kā sastāv ap mums esošie ķermeņi. To sastāva noteikšanai ir izgudrotas daudzas metodes. Bet zvaigžņu un galaktiku sastāvu var noteikt, tikai izmantojot spektrālo analīzi.

Express ASA metodes tiek plaši izmantotas rūpniecībā, lauksaimniecībā, ģeoloģijā un daudzās citās tautsaimniecības un zinātnes jomās. ASA ir nozīmīga loma kodoltehnoloģijā, tīru pusvadītāju materiālu, supravadītāju uc ražošanā. Vairāk nekā 3/4 no visām analīzēm metalurģijā tiek veiktas ar ASA metodēm. Izmantojot kvantu mērītājus, tiek veikta darbības procedūra (2-3 min) kontrole kausēšanas laikā martena un pārveidotāju ražošanā. Ģeoloģijā un ģeoloģiskajā izpētē katru gadu tiek veikti aptuveni 8 miljoni analīžu, lai novērtētu atradnes. ASA izmanto vides aizsardzībā un augsnes analīzē, tiesu medicīnā un medicīnā, jūras gultnes ģeoloģijā un atmosfēras augšējo slāņu sastāva pētījumos,

izotopu atdalīšana un ģeoloģisko un arheoloģisko objektu vecuma un sastāva noteikšana u.c.

Tātad spektrālā analīze tiek izmantota gandrīz visās svarīgākajās cilvēka darbības jomās. Tādējādi spektrālā analīze ir viens no svarīgākajiem ne tikai zinātnes progresa, bet arī paša cilvēka dzīves līmeņa attīstības aspektiem.

Literatūra

Zaidels A.N., Spektrālās analīzes pamati, M., 1965,

Spektrālās analīzes metodes, M, 1962;

Čulanovskis V.M., Ievads molekulārajā spektrālajā analīzē, M.-L., 1951;

Rusanovs A.K., Rūdu un minerālu kvantitatīvās spektrālās analīzes pamati. M., 1971. gads