Doğadaki katıların lüminesansının önemi. Elektromanyetik radyasyon

Radyasyonun doğada uzun zamandır bilinmektedir ve doğası gereği bilinen tüm radyasyon türlerinden (termal radyasyon, yansıma, ışık saçılımı vb.) farklıdır. Bu radyasyon, görünür, ultraviyole ve ışınlara maruz kaldığında vücutların parlaması gibi örnekleri olan ışıldayan radyasyondur. x-ışını radyasyonu, -radyasyon, vb. Çeşitli uyarım türlerinin etkisi altında parlayabilen maddelere denir fosforlar.

Lüminesans- belirli bir sıcaklıkta vücudun termal radyasyonunu aşan ve ışık salınım süresinden daha uzun bir süreye sahip olan denge dışı radyasyon. Bu tanımın ilk kısmı, 0 K'nin üzerindeki sıcaklıktaki herhangi bir cisim elektromanyetik dalgalar yaydığından ve bu tür radyasyon termal olduğundan, lüminesansın termal radyasyon olmadığı sonucuna varmaktadır (bkz. § 197). İkinci bölüm, lüminesansın, ışığın yansıması ve saçılması, yüklü parçacıkların Bremsstrahlung radyasyonu vb. gibi bir ışıma türü olmadığını gösterir. Işık salınımlarının periyodu yaklaşık 10 -15 s'dir, dolayısıyla ışımanın sınıflandırılabileceği süre. lüminesans daha uzun olduğu için - yaklaşık 10 -10 s. İmza

Işımanın süresi, lüminesansın diğer dengesiz süreçlerden ayırt edilmesini mümkün kılar. Böylece, bu kritere dayanarak Vavilov-Cherenkov radyasyonunun (bkz. §189) lüminesansa atfedilemeyeceğini tespit etmek mümkün oldu.

Uyarma yöntemlerine bağlı olarak aşağıdakiler vardır: fotolüminesans(ışığın etkisi altında), X-ışını lüminesansı(röntgen ışınlarının etkisi altında), katodolüminesans(elektronların etkisi altında), elektrolüminesans(bir elektrik alanının etkisi altında), radyolüminesans(nükleer radyasyonla uyarıldığında, örneğin -radyasyonu, nötronlar, protonlar), kemilüminesans(kimyasal dönüşümler sırasında), tribolüminesans(şeker gibi bazı kristalleri öğütürken ve kırarken). Işımanın süresine bağlı olarak geleneksel olarak ayırt edilirler: floresans(t10 -8 s) ve fosforesans- uyarılmanın sona ermesinden sonra fark edilir bir süre boyunca devam eden bir parıltı.

Lüminesansın ilk niceliksel çalışması yüz yıldan fazla bir süre önce gerçekleştirildi. J. Stokes 1852'de aşağıdaki kuralı formüle eden kişi: Lüminesan radyasyonun dalga boyu her zaman onu uyaran ışığın dalga boyundan daha büyüktür (Şekil 326). Kuantum bakış açısından Stokes kuralı, enerjinin hv Gelen fotonun büyük bir kısmı kısmen optik olmayan bazı işlemlerde harcanır;

hv=hv lümen +E,

nereden v lum , formüle edilen kuraldan aşağıdaki gibi.

Lüminesansın ana enerji özelliği enerji çıkışı, 1924'te S.I. Vavilov tarafından tanıtıldı - bir fosforun tamamen aydınlatıldığında yaydığı enerjinin, onun tarafından emilen enerjiye oranı. Organik fosforlar için tipik olarak (floresein çözeltisi örneğini kullanarak), enerji veriminin () heyecan verici ışığın dalga boyuna () bağımlılığı Şekil 1'de gösterilmektedir. 327. Şekilden, ilk önce 'nin  ile orantılı olarak arttığı ve daha sonra maksimum bir değere ulaşarak daha fazla artışla hızla sıfıra düştüğü anlaşılmaktadır. İLE(Vavilov yasası).Çeşitli fosforların enerji verimi oldukça geniş sınırlar içinde değişir; maksimum değeri yaklaşık %80'e ulaşabilir.

Yabancı yabancı maddeler içeren, yapay olarak hazırlanmış kristalleri etkili bir şekilde ışıldayan katılara denir. kristal fosforlar.Örnek olarak kristal fosforları kullanarak, lüminesans oluşum mekanizmalarını katıların bant teorisi açısından ele alacağız. Değerlik bandı ile kristal fosforun iletim bandı arasında aktivatörün safsızlık seviyeleri vardır (Şekil 328). Şu tarihte:

Bir aktivatör atomu hv enerjili bir fotonu soğurduğunda, safsızlık seviyesinden bir elektron iletim bandına aktarılır ve bir aktivatör iyonuyla karşılaşıncaya ve onunla yeniden birleşip tekrar safsızlık seviyesine hareket edene kadar kristal boyunca serbestçe hareket eder. Rekombinasyona, ışıldayan bir kuantumun emisyonu eşlik eder. Fosforun parlama süresi, genellikle saniyenin milyarda birini aşmayan aktivatör atomlarının uyarılmış durumunun ömrü ile belirlenir. Bu nedenle parlaklık kısa ömürlüdür ve ışınlamanın kesilmesinden hemen sonra kaybolur.

Uzun süreli parlamanın (fosforesans) meydana gelmesi için kristal fosforun ayrıca şunları içermesi gerekir: yakalama merkezleri veya tuzaklar doldurulmamış yerel seviyeler olan elektronlar için (örneğin, Jl 1 ve L 2), iletim bandının tabanına yakın bir yerde bulunur (Şekil 329). Safsızlık atomları, aralıklardaki atomlar vb. tarafından oluşturulabilirler. Işığın etkisi altında aktivatör atomları uyarılır, yani safsızlık seviyesindeki elektronlar iletim bandına hareket eder ve serbest hale gelir. Ancak tuzaklar tarafından yakalanırlar ve bunun sonucunda hareket kabiliyetlerini ve dolayısıyla aktivatör iyonu ile yeniden birleşme yeteneklerini kaybederler. Bir elektronun tuzaktan salınması, elektronların örneğin kafesin termal titreşimlerinden elde edebileceği belirli bir enerjinin harcanmasını gerektirir. Tuzaktan salınan bir elektron iletim bandına girer ve tuzak tarafından yeniden yakalanana veya bir aktivatör iyonu ile yeniden birleşene kadar kristal boyunca hareket eder.

İkinci durumda, bir miktar ışıldayan radyasyon ortaya çıkar. Bu sürecin süresi elektronların tuzaklarda kalma süresine göre belirlenir.

Lüminesans olgusu pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır; örneğin lüminesans analizi - Bir maddenin bileşimini karakteristik parıltısına göre belirlemeye yönelik bir yöntem. Oldukça hassas olan bu yöntem (yaklaşık 10 -10 g/cm3), önemsiz safsızlıkların varlığını tespit etmeyi mümkün kılar ve biyoloji, tıp, gıda endüstrisi vb. alanlardaki en hassas araştırmalarda kullanılır. Lüminesans kusur tespiti makine parçalarının ve diğer ürünlerin yüzeyindeki en ince çatlakları tespit etmenizi sağlar (incelenen yüzey, çıkarıldıktan sonra çatlaklarda kalan parlak bir çözelti ile kaplanır).

Fosforlar floresan lambalarda kullanılır, optik kuantum jeneratörlerinin aktif ortamıdır (bkz. § 233) ve sintilatörler (aşağıda tartışılacaktır), elektron-optik dönüştürücülerde kullanılır (bkz. § 169), acil durum ve kamuflaj aydınlatması oluşturmak için kullanılır ve çeşitli cihazların ışıklı göstergelerinin üretimi için.

Giriş……………………………………………………………………………….2

Radyasyon mekanizması………………………………………………………………………………..3

Spektrumda enerji dağılımı……………………………………………………….4

Spektrum türleri……………………………………………………………………………………….6

Spektral analiz türleri………………………………………………………7

Sonuç………………………………………………………………………………..9

Edebiyat……………………………………………………………………………….11

giriiş

Spektrum, ışığın bileşen parçalarına, farklı renkteki ışınlara ayrışmasıdır.

Araştırma yöntemi kimyasal bileşim çeşitli maddelerçizgi emisyon veya absorpsiyon spektrumlarına göre denir spektral analiz.İçin spektral analiz ihmal edilebilir miktarda madde gereklidir. Hızı ve hassasiyeti bu yöntemi hem laboratuvarlarda hem de astrofizikte vazgeçilmez kılmıştır. Periyodik tablonun her bir kimyasal elementi, yalnızca kendisine ait bir çizgi emisyon ve absorpsiyon spektrumu yaydığı için, bu, maddenin kimyasal bileşiminin incelenmesini mümkün kılar. Fizikçiler Kirchhoff ve Bunsen bunu ilk kez 1859'da yapmayı denediler. spektroskop. Işık, teleskobun bir kenarından kesilen dar bir yarıktan geçirildi (yarıklı bu boruya kolimatör denir). Kolimatörden ışınlar, içi siyah kağıtla kaplı bir kutuyla kaplı bir prizmanın üzerine düştü. Prizma yarıktan gelen ışınları saptırdı. Sonuç bir spektrumdu. Bundan sonra pencereyi bir perdeyle kapattılar ve kolimatör yarığına yanan bir ocak yerleştirdiler. Mum alevine dönüşümlü olarak çeşitli madde parçaları verildi ve ikinciden bakıldı. teleskop ortaya çıkan spektruma. Her bir elementin akkor buharlarının kesin olarak tanımlanmış renkte ışınlar ürettiği ve prizmanın bu ışınları kesin olarak tanımlanmış bir yere saptırdığı ve dolayısıyla hiçbir rengin diğerini maskeleyemediği ortaya çıktı. Bu, bir maddenin spektrumunu kullanarak, tamamen yeni bir kimyasal analiz yönteminin bulunduğu sonucuna varılmasına yol açtı. 1861'de bu keşfe dayanarak Kirchhoff, Güneş'in kromosferinde bir dizi elementin varlığını kanıtlayarak astrofiziğin temelini attı.

Radyasyon mekanizması

Işık kaynağı enerji tüketmelidir. Işık, dalga boyu 4*10 -7 - 8*10 -7 m olan elektromanyetik dalgalardır. Elektromanyetik dalgalarşu saatte yayılır: hızlandırılmış hareket yüklü parçacıklar Bu yüklü parçacıklar atomların bir parçasıdır. Ancak atomun nasıl yapılandırıldığını bilmeden radyasyon mekanizması hakkında güvenilir hiçbir şey söylenemez. Nasıl ki piyano telinde ses yoksa, atomun içinde de ışık olmadığı açıktır. Tıpkı çekiçle vurulduktan sonra ses çıkarmaya başlayan bir tel gibi, atomlar da ancak uyarıldıktan sonra ışık doğururlar.

Bir atomun ışınmaya başlaması için enerjinin ona aktarılması gerekir. Bir atom yayılırken aldığı enerjiyi kaybeder ve bir maddenin sürekli parıldaması için dışarıdan atomlarına bir enerji akışı gerekir.

Termal radyasyon. En basit ve en yaygın radyasyon türü, atomların ışık yaymak için kaybettiği enerjinin, yayan cismin atomlarının veya (moleküllerinin) termal hareket enerjisi ile telafi edildiği termal radyasyondur. Vücut sıcaklığı ne kadar yüksek olursa atomlar o kadar hızlı hareket eder. Hızlı atomlar (moleküller) birbirleriyle çarpıştığında bunların bir kısmı kinetik enerji atomların uyarılma enerjisine dönüştürülür ve bu daha sonra ışık yayar.

Radyasyonun termal kaynağı Güneş'in yanı sıra sıradan bir akkor lambadır. Lamba çok kullanışlı ancak düşük maliyetli bir kaynaktır. Lambada salınan toplam enerjinin yalnızca %12'si elektrik çarpması

ışık enerjisine dönüştürülür. Işığın termal kaynağı alevdir. Yakıtın yanması sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle kurum taneleri ısınır ve ışık yayar. Elektrolüminesans.

Atomların ışık yaymak için ihtiyaç duyduğu enerji, termal olmayan kaynaklardan da gelebilir. Gazlardaki boşalma sırasında elektrik alanı elektronlara daha fazla kinetik enerji verir. Hızlı elektronlar atomlarla çarpışma yaşarlar. Elektronların kinetik enerjisinin bir kısmı atomları uyarmaya gider. Uyarılan atomlar enerjiyi ışık dalgaları şeklinde serbest bırakır. Bu nedenle gazdaki deşarja bir parıltı eşlik eder. Bu elektrolüminesanstır. Katodolüminesans. Parıltı katılar

Elektronlarının bombardımanından kaynaklanan olaya katodolüminesans denir. Katodolüminesans sayesinde televizyonların katot ışın tüplerinin ekranları parlıyor. Kemilüminesans. Bazıları için kimyasal reaksiyonlar Enerjinin salınmasıyla birlikte bu enerjinin bir kısmı doğrudan ışığın yayılmasına harcanır. Işık kaynağı soğuk kalır (sıcaklığı vardır)çevre

). Bu olaya kemilüminesans denir. Fotolüminesans. Bir maddeye gelen ışık kısmen yansıtılır, kısmen de emilir. Çoğu durumda emilen ışığın enerjisi yalnızca vücutların ısınmasına neden olur. Ancak bazı cisimler, üzerlerine gelen radyasyon olayının etkisi altında doğrudan parlamaya başlar. Bu fotolüminesanstır. Işık maddenin atomlarını harekete geçirir (onların iç enerji ), ardından kendileri vurgulanır. Örneğin pek çok alanı kaplamak için kullanılan parlak boyalar Noel süsleri

ışınlandıktan sonra ışık yayarlar.

Fotolüminesans sırasında yayılan ışık, kural olarak, parıltıyı tetikleyen ışıktan daha uzun bir dalga boyuna sahiptir. Bu deneysel olarak gözlemlenebilir. Floreseit (organik bir boya) içeren bir kaba bir ışık huzmesi yönlendirirseniz,

Mor ışık filtresinden geçirilen bu sıvı, yeşil-sarı ışıkla, yani mor ışıktan daha uzun dalga boyuna sahip bir ışıkla parlamaya başlar. Fotolüminesans olgusu floresan lambalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sovyet fizikçi S.I. Vavilov kapsamayı önerdi Kısa dalga radyasyonunun etkisi altında parlak bir şekilde parlayabilen maddeler içeren boşaltma tüpü gaz deşarjı. Floresan lambalar, geleneksel akkor lambalara göre yaklaşık üç ila dört kat daha ekonomiktir.

Başlıca radyasyon türleri ve bunları oluşturan kaynaklar listelenmiştir. En yaygın radyasyon kaynakları termaldir.

Spektrumda enerji dağılımı

Kırıcı prizmanın arkasındaki ekranda, spektrumdaki tek renkli renkler aşağıdaki sıraya göre düzenlenmiştir: kırmızı (en büyük dalga boyuna sahip olan) görünür ışık dalga boyu (k = 7,6 (10-7 m ve en küçük kırılma indisi), turuncu, sarı, yeşil, mavi, çivit mavisi ve mor (görünür spektrumdaki en kısa dalga boyuna sahip) (f = 4 (10-7 m ve en büyük indeks) ) kırılma). Kaynakların hiçbiri monokromatik ışık, yani kesin olarak tanımlanmış bir dalga boyundaki ışık üretmez. Buna, ışığın bir prizma kullanılarak bir spektruma ayrışması üzerine yapılan deneylerin yanı sıra girişim ve kırınım deneyleri ile ikna olduk.

Işığın kaynaktan beraberinde taşıdığı enerji, ışık ışınını oluşturan her uzunluktaki dalgalara belirli bir şekilde dağıtılır. Dalga boyu ve frekans arasında fark olduğundan enerjinin frekanslar üzerinden dağıldığını da söyleyebiliriz. basit bağlantı: v = c.

Elektromanyetik radyasyonun akı yoğunluğu veya yoğunluğu /, tüm frekanslara atfedilebilen enerji &W tarafından belirlenir. Radyasyonun frekans dağılımını karakterize etmek için yeni bir miktarın tanıtılması gerekir: birim frekans aralığı başına yoğunluk. Bu miktara radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğu denir.

Spektral Yoğunluk radyasyon akışı deneysel olarak bulunabilir. Bunu yapmak için bir prizma kullanmanız gerekir. emisyon spektrumu, Örneğin, elektrik arkı ve Av genişliğinin küçük spektral aralıklarına düşen radyasyon akısı yoğunluğunu ölçün.

Sıradan bir termometre bu tür deneylerde başarıyla kullanılamayacak kadar hassastır. Sıcaklığı ölçmek için daha hassas aletlere ihtiyaç vardır. İçinde bir elektrikli termometre alabilirsiniz. algılama elemanı ince bir metal plaka şeklinde yapılmıştır. Bu plakanın, herhangi bir dalga boyundaki ışığı neredeyse tamamen emen ince bir kurum tabakasıyla kaplanması gerekir.

Cihazın ısıya duyarlı plakası spektrumda bir veya başka bir yere yerleştirilmelidir. Her şey görünür spektrum kırmızıdan mor ışınlara kadar l uzunluğu, v cr'den y f'ye kadar olan frekans aralığına karşılık gelir. Genişlik küçük bir Av aralığına karşılık gelir. Cihazın siyah plakası ısıtılarak Av frekans aralığı başına radyasyon akısı yoğunluğu değerlendirilebilir. Plakayı spektrum boyunca hareket ettirerek şunu buluruz: en enerji, göze göründüğü gibi sarı-yeşile değil, spektrumun kırmızı kısmına düşer.

Bu deneylerin sonuçlarına dayanarak bir bağımlılık eğrisi oluşturmak mümkündür. spektral yoğunluk Radyasyon yoğunluğuna karşı frekans. Radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğu plakanın sıcaklığına göre belirlenir ve ışığı ayrıştırmak için kullanılan cihaz kalibre edilmişse, yani spektrumun belirli bir kısmının hangi frekansa karşılık geldiği biliniyorsa frekansı bulmak zor değildir. ile.

Av aralıklarının orta noktalarına karşılık gelen frekansların değerlerini apsis ekseni boyunca ve radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğunu ordinat ekseni boyunca çizerek, düzgün bir eğri çizebileceğimiz bir dizi nokta elde ederiz. Bu eğri şunu verir: görsel temsil enerjinin dağılımı ve elektrik arkının spektrumunun görünür kısmı hakkında.

Spektral cihazlar.İçin kesin araştırma Spectra'da ışık ışınını sınırlayan dar bir yarık ve bir prizma gibi basit cihazlar artık yeterli değildir. Açık bir spektrum sağlayan, yani farklı uzunluklardaki dalgaları iyi bir şekilde ayıran ve spektrumun ayrı ayrı bölümlerinin üst üste gelmesine izin vermeyen cihazlara ihtiyaç vardır. Bu tür cihazlara spektral cihazlar denir. Çoğu zaman, spektral aparatın ana kısmı bir prizma veya kırınım ızgarasıdır.

Bir prizma spektral aparatının tasarım diyagramını ele alalım. İncelenmekte olan radyasyon ilk olarak cihazın kolimatör adı verilen kısmına girer. Kolimatör, bir ucunda dar yarıklı bir ekranın, diğer ucunda ise toplama merceğinin bulunduğu bir tüptür. Yarık merceğin odak uzaklığındadır. Bu nedenle, yarıktan merceğe gelen ışın demeti paralel bir ışın olarak oradan çıkar ve prizmanın üzerine düşer.

Farklı frekanslar farklı kırılma indislerine karşılık geldiğinden, prizmadan yönleri çakışmayan paralel ışınlar çıkar. Lensin üzerine düşüyorlar. Bu merceğin odak uzaklığında bir ekran - buzlu cam veya

fotoğraf plakası. Mercek ekrandaki paralel ışın ışınlarını odaklar ve yarığın tek bir görüntüsü yerine sonuç şu olur: bütün bir seri görüntüler. Her frekansın (dar spektral aralık) kendi görüntüsü vardır. Bütün bu görüntüler hep birlikte bir spektrum oluşturur.

Açıklanan cihaza spektrograf denir. Spektrumları görsel olarak gözlemlemek için ikinci bir mercek ve ekran yerine bir teleskop kullanılıyorsa, o zaman cihaza yukarıda açıklanan şekilde spektroskop adı verilir. Prizmalar ve spektral cihazların diğer parçalarının mutlaka camdan yapılmış olması gerekmez. Cam yerine kuvars, kaya tuzu vb. gibi şeffaf malzemeler de kullanılmaktadır.

Spektrum türleri

Maddelerden gelen radyasyonun spektral bileşimi çok çeşitlidir. Ancak buna rağmen, deneyimlerin gösterdiği gibi tüm spektrumlar birkaç türe ayrılabilir:

Sürekli spektrumlar. Güneş spektrumu veya ark ışığı spektrumu süreklidir. Bu, spektrumun tüm dalga boylarındaki dalgaları içerdiği anlamına gelir. Spektrumda herhangi bir kesinti yoktur ve spektrograf ekranında sürekli, çok renkli bir şerit görülebilmektedir.

Frekanslar üzerinden enerji dağılımı, yani radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğu, farklı bedenlerçeşitli. Örneğin, çok siyah bir yüzeye sahip bir cisim, tüm frekanslarda elektromanyetik dalgalar yayar, ancak radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğunun frekansa bağımlılığı eğrisi belirli bir frekansta maksimuma sahiptir. Çok düşük ve çok yüksek frekanslardaki radyasyon enerjisi ihmal edilebilir düzeydedir. Sıcaklık arttıkça radyasyonun maksimum spektral yoğunluğu daha kısa dalgalara doğru kayar.

Deneyimlerin gösterdiği gibi sürekli (veya sürekli) spektrumlar, katı veya sıvı hal ve yüksek oranda sıkıştırılmış gazlar. Sürekli bir spektrum elde etmek için vücudun yüksek bir sıcaklığa ısıtılması gerekir.

Sürekli spektrumun doğası ve varlığının gerçeği, yalnızca tek tek yayan atomların özellikleriyle değil, aynı zamanda güçlü derece atomların birbirleriyle etkileşimine bağlıdır.

Yüksek sıcaklıktaki plazma ile sürekli bir spektrum da üretilir. Elektromanyetik dalgalar, esas olarak elektronlar iyonlarla çarpıştığında plazma tarafından yayılır.

Çizgi spektrumları. Bir gaz ocağının soluk alevine sıradan bir su çözeltisiyle nemlendirilmiş bir parça asbest ekleyelim. sofra tuzu.

Bir alevi bir spektroskop aracılığıyla gözlemlerken, alevin zorlukla görülebilen sürekli spektrumunun arka planında parlak sarı bir çizgi yanıp sönecektir. Bu sarı çizgi, sofra tuzu moleküllerinin alevde parçalanmasıyla oluşan sodyum buharı tarafından üretilir. Her biri geniş koyu renkli çizgilerle ayrılmış, değişen parlaklıkta renkli çizgilerden oluşan bir çittir.

çizgili. Bu tür spektrumlara çizgi spektrumları denir. Kullanılabilirlik çizgi spektrumu maddenin yalnızca belirli dalga boylarında (daha kesin olarak belirli çok dar spektral aralıklarda) ışık yaydığı anlamına gelir. Her çizginin sınırlı bir genişliği vardır.

Çizgi spektrumları tüm maddeleri gaz halindeki atomik (fakat moleküler değil) halde verir. Bu durumda ışık, pratik olarak birbirleriyle etkileşime girmeyen atomlar tarafından yayılır. Bu, spektrumların en temel, temel türüdür.

İzole edilmiş atomlar kesin olarak tanımlanmış dalga boylarını yayar. Tipik olarak, çizgi spektrumunu gözlemlemek için, alevdeki bir maddenin buharının parıltısı veya incelenen gazla dolu bir tüpteki gaz deşarjının parıltısı kullanılır.

Atomik gazın yoğunluğu arttıkça bireysel spektral çizgiler genişler ve son olarak gazın çok yüksek düzeyde sıkıştırılmasıyla, atomların etkileşimi önemli hale geldiğinde bu çizgiler birbiriyle örtüşerek sürekli bir spektrum oluşturur.

Çizgili spektrumlar. Bantlı spektrum, karanlık boşluklarla ayrılmış ayrı bantlardan oluşur. Çok iyi bir spektral aparatın yardımıyla bu mümkündür

her grubun bir koleksiyonu temsil ettiğini keşfedin büyük sayıçok yakın aralıklı çizgiler. Çizgi spektrumlarından farklı olarak çizgili spektrumlar atomlar tarafından değil, birbirine bağlanmayan veya zayıf bir şekilde bağlanan moleküller tarafından oluşturulur.

Moleküler spektrumları gözlemlemek ve çizgi spektrumlarını gözlemlemek için genellikle bir alevdeki buharın parıltısı veya bir gaz deşarjının parıltısı kullanılır.

Absorbsiyon spektrumları. Atomları uyarılmış durumda olan tüm maddeler yayar ışık dalgaları enerjisi dalga boyları boyunca belirli bir şekilde dağıtılır. Işığın bir madde tarafından emilmesi aynı zamanda dalga boyuna da bağlıdır. Böylece kırmızı cam, kırmızı ışığa karşılık gelen dalgaları iletir ve diğerlerini emer.

Beyaz ışığı soğuk, yaymayan bir gazdan geçirirseniz, kaynağın sürekli spektrumunun arka planında koyu çizgiler belirir. Gaz, yüksek derecede ısıtıldığında yaydığı dalga boylarındaki ışığı en yoğun şekilde emer. Sürekli bir spektrumun arka planına karşı koyu çizgiler, birlikte bir absorpsiyon spektrumu oluşturan absorpsiyon çizgileridir.

Sürekli, çizgi ve çizgili emisyon spektrumları ve aynı sayıda absorpsiyon spektrumları vardır.

Çizgi spektrumları özel bir rol oynar önemli rolÇünkü bunların yapısı doğrudan atomun yapısıyla ilgilidir. Sonuçta bu spektrumlar, dış etkilere maruz kalmayan atomlar tarafından yaratılıyor. Bu nedenle çizgi spektrumlarına aşina olarak atomların yapısını incelemeye yönelik ilk adımı atmış oluyoruz. Bilim insanları bu spektrumları gözlemleyerek şunları elde etti:

atomun içine “bakma” fırsatı. Burada optik atom fiziğiyle yakın temas halindedir.

Spektral analiz türleri

Çizgi spektrumunun ana özelliği, herhangi bir maddenin çizgi spektrumunun dalga boylarının (veya frekanslarının) yalnızca bu maddenin atomlarının özelliklerine bağlı olması, ancak atomların lüminesansının uyarılma yönteminden tamamen bağımsız olmasıdır. Atomlar

herhangi bir kimyasal element, diğer tüm elementlerin spektrumlarına benzemeyen bir spektrum verir: kesin olarak tanımlanmış bir dizi dalga boyu yayma yeteneğine sahiptirler.

Bu, bir maddenin kimyasal bileşimini spektrumundan belirlemeye yönelik bir yöntem olan spektral analizin temelidir. İnsan parmak izleri gibi çizgi spektrumları da benzersiz bir kişiliğe sahiptir. Parmağın derisindeki desenlerin benzersizliği çoğu zaman suçlunun bulunmasına yardımcı olur. Aynı şekilde spektrumların bireyselliği nedeniyle

Vücudun kimyasal bileşimini belirleme yeteneği. Spektral analiz kullanarak tespit edebilirsiniz bu eleman bir parçası olarak karmaşık madde. Bu çok hassas bir yöntemdir.

Şu anda biliniyor aşağıdaki türler spektral analizler - atomik spektral analiz (ASA)(atom (iyon) emisyon ve absorpsiyon spektrumlarından bir numunenin elementel bileşimini belirler), emisyon ASA(g-radyasyonundan mikrodalgaya kadar çeşitli elektromanyetik radyasyon kaynakları tarafından uyarılan atomların, iyonların ve moleküllerin emisyon spektrumlarına dayalı olarak), atomik absorpsiyon SA(analiz edilen nesneler (atomlar, moleküller, çeşitli toplanma durumlarındaki madde iyonları) tarafından elektromanyetik radyasyonun absorpsiyon spektrumları kullanılarak gerçekleştirilir), atomik floresans SA, moleküler spektral analiz (MSA) (moleküler bileşim absorpsiyon, lüminesans ve ışığın Raman saçılımının moleküler spektrumlarına göre maddeler.), kaliteli ISA(Belirlenen elemanların analitik çizgilerinin varlığını veya yokluğunu tespit etmek yeterlidir. Görsel inceleme sırasında çizgilerin parlaklığına bağlı olarak, numunedeki belirli elemanların içeriğine ilişkin kaba bir tahmin yapılabilir), kantitatif ISA(ikisinin yoğunlukları karşılaştırılarak gerçekleştirilir) spektral çizgiler numunenin spektrumunda, biri belirlenmekte olan elemente, diğeri (karşılaştırma çizgisi) numunenin konsantrasyonu bilinen ana elementine veya bilinen bir konsantrasyonda özel olarak eklenen bir elemente aittir).

MSA, incelenen numunenin ölçülen spektrumunun tek tek maddelerin spektrumları ile niteliksel ve niceliksel olarak karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Buna göre niteliksel ve niceliksel ISA arasında bir ayrım yapılır. MSA, rotasyonel [mikrodalga ve uzun dalga kızılötesi (IR) bölgelerindeki spektrumlar], titreşimsel ve titreşimsel-dönmesel [orta IR bölgesindeki soğurma ve emisyon spektrumları, Raman spektrumları, IR floresans spektrumları] olmak üzere çeşitli moleküler spektrum türlerini kullanır, elektronik, elektronik-titreşim ve elektronik-titreşim-dönme [görünür ve ultraviyole (UV) bölgelerdeki soğurma ve iletim spektrumları, floresans spektrumları]. MSA küçük miktarların (bazı durumlarda kesirli) analizine olanak sağlar. mcg ve daha az) farklı toplanma durumlarındaki maddeler.

Spektral çizgilerin parlaklığı yalnızca maddenin kütlesine değil, aynı zamanda parıltının uyarılma yöntemine de bağlı olduğundan, bir maddenin bileşiminin spektrumuna dayalı nicel analizi zordur. Böylece düşük sıcaklıklarda pek çok spektral çizgi hiç görünmez. Bununla birlikte, parıltının uyarılması için standart koşullara bağlı olarak niceliksel spektral analiz de gerçekleştirilebilir.

Bu testlerden en doğru olanı atomik absorpsiyon SA. AAA tekniği diğer yöntemlere kıyasla çok daha basittir; numunelerdeki yalnızca küçük değil aynı zamanda büyük element konsantrasyonlarının belirlenmesinde yüksek doğrulukla karakterize edilir. AAA, emek yoğun ve zaman alıcı süreçlerin yerini başarıyla alıyor kimyasal yöntemler analiz, doğruluk açısından onlardan daha aşağı değil.

Çözüm

Güneş ve yıldızların kimyasal bileşimi spektral analiz yardımıyla öğrenildi. Burada diğer analiz yöntemleri genellikle imkansızdır. Yıldızların Dünya'da bulunan kimyasal elementlerin aynılarından oluştuğu ortaya çıktı. Helyumun ilk olarak Güneş'te keşfedilmesi ve ancak daha sonra Dünya atmosferinde bulunması ilginçtir. Bunun adı

element, keşfinin tarihini hatırlatıyor: helyum kelimesi çeviride “güneş” anlamına geliyor.

Karşılaştırmalı basitliği ve çok yönlülüğü nedeniyle spektral analiz, metalurji, makine mühendisliği ve nükleer endüstride bir maddenin bileşimini izlemek için ana yöntemdir. Spektral analiz kullanılarak cevherlerin ve minerallerin kimyasal bileşimi belirlenir.

Karmaşık, çoğunlukla organik karışımların bileşimi, moleküler spektrumlarıyla analiz edilir.

Spektral analiz sadece emisyon spektrumlarından değil aynı zamanda absorpsiyon spektrumlarından da yapılabilir. Bunların kimyasal bileşimini incelemeyi mümkün kılan, Güneş ve yıldızların spektrumundaki soğurma çizgileridir. gök cisimleri. Güneş'in parlak ışıklı yüzeyi (fotosfer) sürekli bir spektrum üretir. güneş atmosferi fotosferden gelen ışığı seçici olarak emer, bu da fotosferin sürekli spektrumunun arka planında soğurma çizgilerinin ortaya çıkmasına neden olur.

Ancak Güneş'in atmosferi ışık yayar. Güneş tutulması sırasında ne zaman güneş diski Ay tarafından engellendiğinde spektrum çizgileri tersine döner. Güneş spektrumundaki soğurma çizgileri yerine emisyon çizgileri yanıp söner.

Astrofizikte spektral analiz, yalnızca yıldızların, gaz bulutlarının vb. kimyasal bileşimlerinin belirlenmesi anlamına gelmez, aynı zamanda birçok maddenin belirlenmesi anlamına da gelir.

bu nesnelerin diğer fiziksel özellikleri: sıcaklık, basınç, hareket hızı, manyetik indüksiyon.

Etrafımızdaki bedenlerin neyden yapıldığını bilmek önemlidir. Bileşimlerini belirlemek için birçok yöntem icat edilmiştir. Ancak yıldızların ve galaksilerin bileşimi yalnızca spektral analiz kullanılarak belirlenebilir.

Ekspres ASA yöntemleri sanayi, tarım, jeoloji ve ulusal ekonominin ve bilimin diğer birçok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. ASA nükleer teknolojide, saf yarı iletken malzemelerin, süper iletkenlerin vb. üretiminde önemli bir rol oynamaktadır. Metalurjideki tüm analizlerin 3/4'ünden fazlası ASA yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Kuantum ölçüm cihazları kullanılarak operasyonel bir prosedür gerçekleştirilir (2-3 içinde) dk.) Açık ocak ve konvertör üretiminde eritme sırasında kontrol. Jeolojide ve jeolojik keşif Mevduatın değerlendirilmesi için yılda yaklaşık 8 milyon analiz yapılıyor. ASA, çevre koruma ve toprak analizi, adli tıp ve tıp, deniz yatağı jeolojisi ve kompozisyon araştırmalarında kullanılmaktadır. üst katmanlar atmosfer, en

izotopların ayrılması ve jeolojik ve arkeolojik nesnelerin yaşının ve bileşiminin belirlenmesi vb.

Bu nedenle, spektral analiz insan faaliyetinin neredeyse tüm önemli alanlarında kullanılmaktadır. Bu nedenle, spektral analiz yalnızca bilimsel ilerlemenin değil aynı zamanda insan yaşamının standardının gelişiminin de en önemli yönlerinden biridir.

Edebiyat

Zaidel A.N., Spektral analizin temelleri, M., 1965,

Spektral analiz yöntemleri, M, 1962;

Chulanovsky V.M., Moleküler spektral analize giriş, M. - L., 1951;

Rusanov A.K., Cevherlerin ve minerallerin kantitatif spektral analizinin temelleri. M., 1971

Termal radyasyon ve lüminesans.

Aydınlık bir cismin radyasyona harcadığı enerji, çeşitli kaynaklar. Havada oksitlenen fosfor, kimyasal dönüşüm sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle parlar. Bu tür parlamaya kemilüminesans denir. O zaman ortaya çıkan parlaklık çeşitli türler bağımsız gaz deşarjına elektrolüminesans denir. Katıların elektron bombardımanından kaynaklanan ışıltısına katodolüminesans denir. Belirli bir dalga boyu karakteristiğine sahip bir radyasyon gövdesi tarafından emisyon λ 1, bu bedenin dalga boyundaki radyasyonla ışınlanmasından (veya daha önce ışınlanmış olmasından) kaynaklanabilir λ 1'den az λ 2. Bu tür işlemler fotolüminesans adı altında birleştirilir (Lüminesans, belirli bir sıcaklıkta bir vücudun termal radyasyonunu aşan ve yayılan dalgaların periyodunu önemli ölçüde aşan bir süreye sahip olan radyasyondur. Işıldayan maddelere fosfor denir ).

Şekil 8.1 Kemilüminesans

Şekil 8.2 Fotolüminesans

Şekil 8. 3 Elektrolüminesans.

En yaygın olanı, ısınma nedeniyle vücutların parlamasıdır. Bu tür parlamaya termal (veya sıcaklık) radyasyon denir. Termal radyasyon herhangi bir sıcaklıkta meydana gelir, ancak düşük sıcaklıklarda neredeyse yalnızca uzun (kızılötesi) elektromanyetik dalgalar yayılır.

Işıma yapan gövdeyi mükemmel yansıtıcı yüzeye sahip, delinmez bir kabukla çevreleyelim (Şek.).

Bir cismin üzerine düşen radyasyon onun tarafından (kısmen veya tamamen) emilir. Sonuç olarak, vücut ile kabuğu dolduran radyasyon arasında sürekli bir enerji alışverişi olacaktır. Eğer vücut ile radyasyon arasındaki enerji dağılımı her dalga boyu için değişmeden kalırsa, vücut-radyasyon sisteminin durumu dengede olacaktır. Deneyimler, yayılan cisimlerle dengede olabilen tek radyasyon tipinin termal radyasyon olduğunu göstermektedir. Diğer tüm radyasyon türlerinin dengesiz olduğu ortaya çıktı.

Termal radyasyonun yayılan cisimlerle dengede olma yeteneği, artan sıcaklıkla yoğunluğunun artmasından kaynaklanmaktadır. Vücut ile radyasyon (bkz. şekil) arasındaki dengenin bozulduğunu ve vücudun emdiğinden daha fazla enerji yaydığını varsayalım.

Daha sonra vücudun iç enerjisi azalacak ve bu da sıcaklığın düşmesine neden olacaktır. Bu da vücudun yaydığı enerji miktarında azalmaya neden olacaktır. Vücut tarafından yayılan enerji miktarı eşitlenene kadar vücut sıcaklığı düşecektir. sayıya eşit enerji emilir. Denge ters yönde bozulursa, yani yayılan enerji emilen enerjiden az olursa, denge yeniden sağlanana kadar vücut ısısı artacaktır. Böylece vücut-radyasyon sistemindeki dengesizlik, dengeyi yeniden sağlayan süreçlerin ortaya çıkmasına neden olur.

Herhangi bir lüminesans durumunda durum farklıdır. Bunu kemilüminesans örneğini kullanarak gösterelim. Radyasyona neden olan kimyasal reaksiyon gerçekleşirken, ışınım yapan cisim orijinal halinden giderek uzaklaşır. Radyasyonun bir cisim tarafından emilmesi reaksiyonun yönünü değiştirmeyecektir, aksine reaksiyonun orijinal yönünde daha hızlı (ısıtma nedeniyle) olmasına yol açacaktır. Denge yalnızca reaksiyona giren maddelerin ve Işımanın tamamı tüketildiğinde kurulacaktır.

koşullu kimyasal süreçler yerini termal radyasyon alacaktır.

Dolayısıyla tüm radyasyon türlerinden yalnızca termal radyasyon dengede olabilir. Termodinamiğin yasaları denge durumları ve süreçlerine uygulanır. Sonuç olarak, termal radyasyonun belirli kurallara uyması gerekir. genel desenler termodinamiğin ilkelerinden kaynaklanır. Şimdi bu kalıpları ele almaya devam edeceğiz.

8.2 Kirchhoff yasası.

Termal radyasyonun bazı özelliklerini tanıtalım.

Enerji akışı (herhangi bir frekans), ışıma yapan bir cismin birim yüzeyinden her yöne birim zamanda yayılan(katı açı dahilinde 4π), isminde Vücudun enerjik parlaklığı (R) [R] = W/m2 .

Radyasyon farklı frekanslardaki (ν) dalgalardan oluşur. Bir cismin birim yüzeyinden yayılan enerji akışını ν ila ν frekans aralığında gösterelim. + dv, d'ye kadar R V. Daha sonra belirli bir sıcaklıkta.

Nerede - spektral yoğunluk enerjik parlaklık veya vücut emisyonu .

Deneyimler, bir cismin emisyonunun cismin sıcaklığına bağlı olduğunu göstermektedir (her sıcaklık için maksimum radyasyon, kendi frekans aralığında bulunur). Boyut .

Emissiviteyi bilerek hesaplayabiliriz enerjik parlaklık:

Frekansları dν aralığında yer alan elektromanyetik dalgaların neden olduğu vücut yüzeyinin temel bir alanına bir radyant enerji akışı dФ düşmesine izin verin. Bu akışın bir kısmı vücut tarafından emilecektir. Boyutsuz

isminde vücudun emme kapasitesi . Aynı zamanda sıcaklığa da büyük ölçüde bağlıdır.

Tanım gereği olamaz birden fazla. Tüm frekanslardaki radyasyonu tamamen emen bir vücut için . Böyle bir vücuda denir kesinlikle siyah (bu bir idealleştirmedir).

Hangi vücut için ve tüm frekanslar için birden az,isminde gri gövde (bu aynı zamanda bir idealleştirmedir).

Bir vücudun yayma ve emme kapasitesi arasında belirli bir bağlantı vardır. Aşağıdaki deneyi zihinsel olarak yapalım.

Kapalı bir kabuğun içinde üç cisim olsun. Vücutlar boşlukta olduğundan enerji alışverişi ancak radyasyon yoluyla gerçekleşebilir. Deneyimler, böyle bir sistemin bir süre sonra termal denge durumuna ulaşacağını göstermektedir (tüm gövdeler ve kabuk aynı sıcaklığa sahip olacaktır).

Bu durumda, daha büyük emisyona sahip bir cisim birim zamanda daha fazla enerji kaybeder, ancak bu nedenle bu cismin aynı zamanda daha büyük bir emme kapasitesine sahip olması gerekir:

Gustav Kirchhoff 1856'da formüle edildi kanun ve önerildi siyah vücut modeli .

Yayma gücünün soğurma oranına oranı vücudun doğasına bağlı değildir; tüm cisimler için aynıdır;(evrensel)Frekans ve sıcaklığın fonksiyonu.

nerede f( – evrensel işlev Kirchhoff.

Bu fonksiyonun evrensel veya mutlak bir karakteri vardır.

Ayrı ayrı ele alındığında miktarlar ve , bir vücuttan diğerine geçerken son derece güçlü bir şekilde değişebilir, ancak oranları sürekli tüm cisimler için (belirli bir frekans ve sıcaklıkta).

Tamamen siyah bir cisim için =1, dolayısıyla onun için f(, yani. evrensel Kirchhoff fonksiyonu tamamen siyah bir cismin yayılımından başka bir şey değildir.

Doğada kesinlikle siyah cisimler yoktur. Kurum veya platin siyahının emiciliği 1'dir, ancak yalnızca sınırlı bir frekans aralığındadır. Bununla birlikte, küçük bir deliğe sahip bir boşluk, özellikleri bakımından tamamen siyah bir gövdeye çok yakındır. İçeri giren ışın, birden fazla yansımadan sonra ve herhangi bir frekanstaki ışın mutlaka emilir.

Böyle bir cihazın (boşluk) emisyonu çok yakındır. F(ν ,T). Bu nedenle, boşluk duvarları belirli bir sıcaklıkta tutulursa T, daha sonra delikten radyasyon çıkar, spektral bileşim açısından aynı sıcaklıkta tamamen siyah bir cismin radyasyonuna çok yakındır.

Bu radyasyonu bir spektruma ayrıştırarak fonksiyonun deneysel formunu bulabiliriz. F(ν ,T)(Şekil 1.3), ile farklı sıcaklıklar T 3 > T 2 > T 1 .

Eğrinin kapladığı alan, siyah cismin ilgili sıcaklıktaki enerjik parlaklığını verir.

Bu eğriler tüm cisimler için aynıdır.

Eğriler moleküler hız dağılım fonksiyonuna benzer. Ancak orada eğrilerin kapladığı alanlar sabittir, ancak burada artan sıcaklıkla birlikte alan önemli ölçüde artar. Bu, enerji uyumluluğunun büyük ölçüde sıcaklığa bağlı olduğunu göstermektedir. Artan sıcaklıkla maksimum radyasyon (emisyon) vardiyalar daha yüksek frekanslara doğru.

>> Radyasyon türleri. Işık kaynakları

§ 80 RADYASYON TÜRÜ. IŞIK KAYNAKLARI

Işık, dalga boyu 4 10 -7 -8 10 -7 m olan bir elektromanyetik dalga akışıdır. Elektromanyetik dalgalar, yüklü parçacıkların hızlandırılmış hareketi ile yayılır. Bu yüklü parçacıklar maddeyi oluşturan atomların bir parçasıdır. Ancak atomun nasıl yapılandırıldığını bilmeden radyasyon mekanizması hakkında güvenilir hiçbir şey söylenemez. Nasıl ki piyano telinde ses yoksa, atomun içinde de ışık olmadığı açıktır. Tıpkı çekiçle vurulduktan sonra ses çıkarmaya başlayan bir tel gibi, atomlar da ancak uyarıldıktan sonra ışık "doğurabilir".

Bir atomun ışınmaya başlayabilmesi için belli miktarda enerji aktarması gerekir. Bir atom yayılırken aldığı enerjiyi kaybeder ve bir maddenin sürekli parıldaması için dışarıdan atomlarına bir enerji akışı gerekir.

Termal radyasyon. En basit ve en yaygın radyasyon türü, atomların ışık yaymak için kaybettiği enerjinin enerji ile telafi edildiği termal radyasyondur. termal hareket yayılan cismin atomu (veya molekülleri). Termal radyasyon, ısıtılmış cisimlerden gelen radyasyondur. Konunun sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, içindeki atomlar o kadar hızlı hareket eder. Hızlı atomlar (veya moleküller) birbiriyle çarpıştığında, kinetik enerjilerinin bir kısmı atomları uyarmaya gider, atomlar daha sonra ışık yayar ve uyarılmamış bir duruma geçer.

Termal radyasyon kaynakları örneğin Güneş ve sıradan bir akkor lambadır. Lamba çok kullanışlı ancak düşük maliyetli bir ışık kaynağıdır. Elektrik akımı tarafından lamba filamanına salınan toplam enerjinin yalnızca yaklaşık %12'si ışık enerjisine dönüştürülür. Son olarak ışığın termal kaynağı da alevdir. Yakıtın yanması sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle kurum taneleri (yanmaya vakti olmayan yakıt parçacıkları) ısınır ve ışık yayar.

Elektrolüminesans. Atomların ışık yayması için gereken enerji, termal olmayan kaynaklardan da gelebilir. Gazlardaki boşalma sırasında elektrik alanı elektronlara daha fazla kinetik enerji verir. Hızlı elektron deneyimi esnek olmayan çarpışmalar atomlarla. Elektronların kinetik enerjisinin bir kısmı atomları uyarmaya gider. Uyarılan atomlar enerjiyi ışık dalgaları şeklinde serbest bırakır. Sonuç olarak, gazdaki deşarja bir parıltı eşlik eder. Bu elektrolüminesanstır.

Kuzey Işıkları aynı zamanda elektrolüminesansın bir tezahürüdür. Güneş tarafından yayılan yüklü parçacıkların akışları yakalanıyor manyetik alan Toprak. Seni heyecanlandırıyorlar manyetik kutuplar Dünya'nın atomları atmosferin üst katmanlarında yer aldığından bu katmanlar parlıyor. Elektrolüminesans olgusu, reklam yazıları için tüplerde kullanılır.

Katodolüminesans. Katıların elektron bombardımanından kaynaklanan ışıltısına katodolüminesans denir. Katodolüminesans sayesinde televizyon katot ışın tüpü ekranları parlıyor.

Elektronlarının bombardımanından kaynaklanan olaya katodolüminesans denir. Katodolüminesans sayesinde televizyonların katot ışın tüplerinin ekranları parlıyor. Enerji açığa çıkaran bazı kimyasal reaksiyonlarda bu enerjinin bir kısmı doğrudan ışık emisyonuna harcanır. Işık kaynağı soğuk kalır (ortam sıcaklığındadır). Bu olaya kemilüminesans denir. Muhtemelen hemen hemen hepiniz buna aşinasınızdır. Yaz aylarında geceleri ormanda bir böcek - ateş böceği görebilirsiniz. Vücudunda küçük yeşil bir "el feneri" "yanıyor". Ateş böceği yakalarken parmaklarınızı yakmayacaksınız. Sırtındaki parlak nokta, çevredeki havayla neredeyse aynı sıcaklığa sahiptir. Diğer canlı organizmalar da parlama özelliğine sahiptir: bakteriler, böcekler ve derinlerde yaşayan birçok balık. Çürüyen odun parçaları genellikle karanlıkta parlar.

). Bu olaya kemilüminesans denir. Bir maddeye gelen ışık kısmen yansıtılır, kısmen de emilir. Çoğu durumda emilen ışığın enerjisi yalnızca vücutların ısınmasına neden olur. Ancak bazı cisimler, üzerlerine gelen radyasyon olayının etkisi altında doğrudan parlamaya başlar. Bu fotolüminesanstır. Işık maddenin atomlarını heyecanlandırır (iç enerjilerini arttırır) ve bundan sonra kendiliğinden aydınlanırlar. Örneğin Noel ağacı süslerini kaplamak için kullanılan parlak boyalar ışınlama sonrasında ışık yayar.

Vavilov Sergei İvanoviç (1891 -1951)- Sovyet fizikçisi, devlet ve halk figürü 1945-1951'de SSCB Bilimler Akademisi Başkanı. Temel bilimsel çalışmalarözel fiziksel optik ve öncelikle fotolüminesans. Onun liderliğinde, floresan lambaların üretim teknolojisi geliştirildi ve maddelerin kimyasal bileşiminin ışıldayan analizi yöntemi geliştirildi. Onun liderliğinde P. A. Cherenkov 1934'te açıldı. ışık emisyonu Bir ortamda ışık hızını aşan bir hızla hareket eden elektronlardır.

Fotolüminesans sırasında yayılan ışık, kural olarak, parıltıyı tetikleyen ışıktan daha uzun bir dalga boyuna sahiptir. Bu deneysel olarak gözlemlenebilir. Floresan ışık filtresinden geçirilen bir ışık ışınını, floresan (organik bir boya) içeren bir kaba yönlendirirseniz, bu sıvı, yeşil-sarı ışıkla, yani floresan ışığınınkinden daha uzun dalga boyuna sahip ışıkla parlamaya başlar.

Fotolüminesans olgusu floresan lambalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sovyet fizikçisi S.I. Vavilov, deşarj tüpünün iç yüzeyinin, gaz deşarjından gelen kısa dalga radyasyonunun etkisi altında parlak bir şekilde parlayabilen maddelerle kaplanmasını önerdi.

Floresan lambalar, geleneksel akkor lambalara göre yaklaşık 3-4 kat daha ekonomiktir.

Listelenen ana radyasyon türlerinden en yaygın olanı termal radyasyondur.

1. Hangi ışık kaynaklarını biliyorsunuz?
2. Son 24 saat içinde sizi ne tür radyasyon etkiledi?

Myakishev G.Ya., Fizik. 11. sınıf: eğitici. genel eğitim için kurumlar: temel ve profil. seviyeler / G.Ya Myakishev, B.V. Bukhovtsev, V.M. Charugin; tarafından düzenlendi V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17. baskı, revize edildi. ve ek - M.: Eğitim, 2008. - 399 s.: hasta.

Fizikte takvim tematik planlama, çevrimiçi okul çocukları için görevler ve cevaplar, fizikte öğretmenler için kurslar indir

Ders içeriği ders notları destekleyici çerçeve ders sunumu hızlandırma yöntemleri etkileşimli teknolojiler Pratik görevler ve alıştırmalar kendi kendine test atölyeleri, eğitimler, vakalar, görevler ödev tartışmalı konular retorik sorularöğrencilerden İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler, grafikler, tablolar, diyagramlar, mizah, anekdotlar, şakalar, çizgi romanlar, benzetmeler, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler özetler makaleler meraklı beşikler için püf noktaları ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiDers kitabındaki hataların düzeltilmesi Ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi, dersteki yenilik unsurları, eski bilgilerin yenileriyle değiştirilmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler takvim planı bir yıl boyunca metodolojik öneriler tartışma programları Entegre Dersler

Elektromanyetik radyasyon. Spektral analiz yöntemlerinin uygulanması.

Radyasyon enerjisi.

Işık kaynağı enerji tüketmelidir. Işık, dalga boyu 4·10-7 - 8·10-7 m olan elektromanyetik dalgalardır. Elektromanyetik dalgalar, yüklü parçacıkların hızlandırılmış hareketi ile yayılır. Bu yüklü parçacıklar atomların bir parçasıdır. Ancak atomun nasıl yapılandırıldığını bilmeden radyasyon mekanizması hakkında güvenilir hiçbir şey söylenemez. Nasıl ki piyano telinde ses yoksa, atomun içinde de ışık olmadığı açıktır. Tıpkı çekiçle vurulduktan sonra ses çıkarmaya başlayan bir tel gibi, atomlar da ancak uyarıldıktan sonra ışık doğururlar.
Bir atomun ışınmaya başlaması için enerjinin ona aktarılması gerekir. Bir atom yayılırken aldığı enerjiyi kaybeder ve bir maddenin sürekli parıldaması için dışarıdan atomlarına bir enerji akışı gerekir.

Termal radyasyon. En basit ve en yaygın radyasyon türü, atomların ışık yaymak için kaybettiği enerjinin, yayan cismin atomlarının veya (moleküllerinin) termal hareket enerjisi ile telafi edildiği termal radyasyondur.
İÇİNDE XIX'in başı V. Görünür ışık spektrumunun kırmızı kısmının üstünde (dalga boyunda), spektrumun gözle görülemeyen bir kızılötesi kısmının olduğu ve görünür ışık spektrumunun mor kısmının altında, spektrumun görünmez bir ultraviyole kısmının bulunduğu keşfedildi. spektrum.
Dalga boyları kızılötesi radyasyon 3·10-4 ila 7,6·10-7 m aralığında bulunur. karakteristik özellik bu radyasyon onun termal etki. IR ışınlarının kaynağı herhangi bir cisimdir. Vücut sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, bu radyasyonun yoğunluğu da o kadar yüksek olur. Vücut sıcaklığı ne kadar yüksek olursa atomlar o kadar hızlı hareket eder. Hızlı atomlar (moleküller) birbirleriyle çarpıştığında kinetik enerjilerinin bir kısmı atomların uyarılma enerjisine dönüştürülür ve bu daha sonra ışık yayar.

Kızılötesi radyasyon, termokupllar ve bolometreler kullanılarak incelenir. Gece görüş cihazlarının çalışma prensibi kızılötesi radyasyonun kullanımına dayanmaktadır.
Radyasyonun termal kaynağı Güneş'in yanı sıra sıradan bir akkor lambadır. Lamba çok kullanışlı ancak düşük maliyetli bir kaynaktır. Bir lambadaki elektrik akımının açığa çıkardığı toplam enerjinin yalnızca yaklaşık %12'si ışık enerjisine dönüştürülür. Işığın termal kaynağı alevdir. Yakıtın yanması sırasında açığa çıkan enerji nedeniyle kurum taneleri ısınır ve ışık yayar.

Elektrolüminesans. Atomların ışık yaymak için ihtiyaç duyduğu enerji, termal olmayan kaynaklardan da gelebilir. Gazlardaki boşalma sırasında elektrik alanı elektronlara daha fazla kinetik enerji verir. Hızlı elektronlar atomlarla çarpışma yaşarlar. Elektronların kinetik enerjisinin bir kısmı atomları uyarmaya gider. Uyarılan atomlar enerjiyi ışık dalgaları şeklinde serbest bırakır. Bu nedenle gazdaki deşarja bir parıltı eşlik eder. Bu elektrolüminesanstır.

Katodolüminesans. Katıların elektron bombardımanından kaynaklanan ışıltısına katodolüminesans denir. Katodolüminesans sayesinde katot ışın tüplerinin ekranları parlıyor.

Kemilüminesans. Enerji açığa çıkaran bazı kimyasal reaksiyonlarda bu enerjinin bir kısmı doğrudan ışık emisyonuna harcanır. Işık kaynağı soğuk kalır (ortam sıcaklığındadır). Bu olaya kemilüminesans denir.

Fotolüminesans. Bir maddeye gelen ışık kısmen yansıtılır, kısmen de emilir. Çoğu durumda emilen ışığın enerjisi yalnızca vücutların ısınmasına neden olur. Ancak bazı cisimler, üzerlerine gelen radyasyon olayının etkisi altında doğrudan parlamaya başlar. Bu fotolüminesanstır.

Işık, maddenin atomlarını harekete geçirir (iç enerjilerini arttırır), ardından kendiliğinden aydınlanırlar. Örneğin birçok Noel ağacı süsünü kaplayan parlak boyalar ışınlandıktan sonra ışık yayar. Katıların fotolüminesansı ve özel amaç- (genelleştirilmiş) fosforlar, yalnızca görünürde değil aynı zamanda ultraviyole ve kızılötesi aralıklar. Fotolüminesans sırasında yayılan ışık, kural olarak, parıltıyı tetikleyen ışıktan daha uzun bir dalga boyuna sahiptir. Bu deneysel olarak gözlemlenebilir. Mor bir filtreden geçirilen bir ışık ışınını floresan (organik boya) içeren bir kaba yönlendirirseniz, bu sıvı yeşil-sarı ışıkla, yani mor ışıktan daha uzun dalga boyuna sahip bir ışıkla parlamaya başlar.
Fotolüminesans olgusu floresan lambalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sovyet fizikçi S.I. Vavilov, deşarj tüpünün iç yüzeyinin, gaz deşarjından kaynaklanan kısa dalga radyasyonunun etkisi altında parlak bir şekilde parlayabilen maddelerle kaplanmasını önerdi.

Spektrumda enerji dağılımı.

Kaynakların hiçbiri monokromatik ışık, yani kesin olarak tanımlanmış bir dalga boyundaki ışık üretmez. Işığın bir prizma kullanılarak spektruma ayrıştırılması deneylerinin yanı sıra girişim ve kırınım deneyleriyle buna ikna olduk.
Işığın kaynaktan beraberinde taşıdığı enerji, ışık ışınını oluşturan her uzunluktaki dalgalara belirli bir şekilde dağıtılır. Dalga boyu ile frekans arasında basit bir ilişki olduğundan enerjinin frekanslara dağıldığını da söyleyebiliriz: ђv = c.
Elektromanyetik radyasyonun akı yoğunluğu veya yoğunluğu, tüm frekanslardaki enerji tarafından belirlenir. Radyasyonun frekans dağılımını karakterize etmek için yeni bir miktarın tanıtılması gerekir: birim frekans aralığı başına yoğunluk. Bu miktara radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğu denir.

Enerji dağılımını tahmin etmek için gözünüze güvenemezsiniz. Gözün ışığa karşı seçici bir duyarlılığı vardır: maksimum duyarlılığı spektrumun sarı-yeşil bölgesindedir. Siyah cismin tüm dalga boylarındaki ışığı neredeyse tamamen absorbe etme özelliğinden yararlanmak en iyisidir. Bu durumda radyasyon enerjisi (yani ışık) vücudun ısınmasına neden olur. Bu nedenle vücut ısısını ölçmek ve birim zamanda emilen enerji miktarını yargılamak için kullanmak yeterlidir.
Sıradan bir termometre bu tür deneylerde başarıyla kullanılamayacak kadar hassastır. Sıcaklığı ölçmek için daha hassas aletlere ihtiyaç vardır. Hassas elemanın ince bir metal plaka şeklinde yapıldığı bir elektrikli termometre alabilirsiniz. Bu plakanın, herhangi bir dalga boyundaki ışığı neredeyse tamamen emen ince bir kurum tabakasıyla kaplanması gerekir.
Cihazın ısıya duyarlı plakası spektrumda bir veya başka bir yere yerleştirilmelidir. Kırmızıdan mor ışınlara kadar olan l uzunluğundaki görünür spektrumun tamamı, IR'den UV'ye kadar olan frekans aralığına karşılık gelir. Genişlik küçük bir Av aralığına karşılık gelir. Cihazın siyah plakası ısıtılarak Av frekans aralığı başına radyasyon akısı yoğunluğu değerlendirilebilir. Plakayı spektrum boyunca hareket ettirerek, enerjinin çoğunun göze göründüğü gibi sarı-yeşil değil, spektrumun kırmızı kısmında olduğunu bulacağız.
Bu deneylerin sonuçlarına dayanarak, radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğunun frekansa bağımlılığının bir eğrisini oluşturmak mümkündür. Radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğu plakanın sıcaklığına göre belirlenir ve ışığı ayrıştırmak için kullanılan cihaz kalibre edilmişse, yani spektrumun belirli bir kısmının hangi frekansa karşılık geldiği biliniyorsa frekansı bulmak zor değildir. ile.
Av aralıklarının orta noktalarına karşılık gelen frekansların değerlerini apsis ekseni boyunca ve radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğunu ordinat ekseni boyunca çizerek, düzgün bir eğri çizebileceğimiz bir dizi nokta elde ederiz. Bu eğri, enerji dağılımının ve elektrik arkının spektrumunun görünür kısmının görsel bir temsilini verir.

Spektrum türleri.

Çeşitli maddelerden gelen radyasyonun spektral bileşimi çok çeşitlidir. Ancak buna rağmen, deneyimlerin gösterdiği gibi tüm spektrumlar birbirinden farklı üç türe ayrılabilir.

Sürekli spektrumlar.

Güneş spektrumu veya ark ışığı spektrumu süreklidir. Bu, spektrumun tüm dalga boylarındaki dalgaları içerdiği anlamına gelir. Spektrumda herhangi bir kesinti yoktur ve spektrograf ekranında sürekli, çok renkli bir şerit görülebilmektedir.
Enerjinin frekanslar üzerindeki dağılımı, yani radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğu, farklı cisimler için farklıdır. Örneğin, çok siyah bir yüzeye sahip bir cisim, tüm frekanslarda elektromanyetik dalgalar yayar, ancak radyasyon yoğunluğunun spektral yoğunluğunun frekansa karşı eğrisi belirli bir frekansta maksimuma sahiptir. Çok düşük ve çok yüksek frekanslardaki radyasyon enerjisi ihmal edilebilir düzeydedir. Sıcaklık arttıkça radyasyonun maksimum spektral yoğunluğu daha kısa dalgalara doğru kayar.
Deneyimlerin gösterdiği gibi sürekli (veya sürekli) spektrumlar, katı veya sıvı haldeki cisimlerin yanı sıra yüksek oranda sıkıştırılmış gazlar tarafından verilir. Sürekli bir spektrum elde etmek için vücudun yüksek bir sıcaklığa ısıtılması gerekir.
Sürekli spektrumun doğası ve varlığının gerçeği, yalnızca bireysel yayan atomların özellikleriyle değil, aynı zamanda büyük ölçüde atomların birbirleriyle etkileşimine de bağlıdır.
Yüksek sıcaklıktaki plazma ile sürekli bir spektrum da üretilir. Elektromanyetik dalgalar, esas olarak elektronlar iyonlarla çarpıştığında plazma tarafından yayılır.

Çizgi spektrumları.

Bir gaz ocağının soluk alevine sıradan sofra tuzu çözeltisiyle nemlendirilmiş bir parça asbest ekleyelim. Bir alevi bir spektroskop aracılığıyla gözlemlerken, alevin zorlukla görülebilen sürekli spektrumunun arka planında parlak sarı bir çizgi yanıp sönecektir. Bu sarı çizgi, sofra tuzu moleküllerinin alevde parçalanmasıyla oluşan sodyum buharı tarafından üretilir. Spektroskopta ayrıca geniş koyu çizgilerle ayrılmış, değişen parlaklıkta renkli çizgilerden oluşan bir çit görebilirsiniz. Bu tür spektrumlara çizgi spektrumları denir. Çizgi spektrumunun varlığı, bir maddenin yalnızca belirli dalga boylarında (daha doğrusu, belirli çok dar spektral aralıklarda) ışık yaydığı anlamına gelir. Her çizginin sınırlı bir genişliği vardır.
Çizgi spektrumları yalnızca atomik durumdaki maddeler için oluşur (fakat moleküler durumdakiler için geçerli değildir). Bu durumda ışık, pratik olarak birbirleriyle etkileşime girmeyen atomlar tarafından yayılır. Bu, spektrumların en temel, temel türüdür. Çizgi spektrumunun ana özelliği, belirli bir kimyasal elementin izole edilmiş atomlarının kesin olarak tanımlanmış, tekrarlanmayan dalga boyu dizileri yaymasıdır. İki çeşitli unsurlar Aynı dalga boyu dizisi yoktur. Spektral bantlar, bir spektral cihazın çıkışında, kaynaktan yayılan dalga boyunun bulunduğu yerde görünür. Tipik olarak, çizgi spektrumunu gözlemlemek için, alevdeki bir maddenin buharının parıltısı veya incelenen gazla dolu bir tüpteki gaz deşarjının parıltısı kullanılır.
Atom gazının yoğunluğu arttıkça bireysel spektral çizgiler genişler ve son olarak yüksek yoğunluk gazda atomların etkileşimi önemli hale geldiğinde bu çizgiler birbiriyle örtüşerek sürekli bir spektrum oluşturur.

Çizgili spektrumlar.

Bantlı spektrum, karanlık boşluklarla ayrılmış ayrı bantlardan oluşur. Çok iyi bir spektral aparatın yardımıyla, her bandın birbirine çok yakın aralıklı çok sayıda çizgiden oluşan bir koleksiyon olduğu keşfedilebilir. Çizgi spektrumlarından farklı olarak çizgili spektrumlar atomlar tarafından değil, birbirine bağlanmayan veya zayıf bir şekilde bağlanan moleküller tarafından oluşturulur.
Moleküler spektrumları gözlemlemek ve çizgi spektrumlarını gözlemlemek için genellikle bir alevdeki buharın parıltısı veya bir gaz deşarjının parıltısı kullanılır.

Emisyon ve absorpsiyon spektrumları.

Atomları uyarılmış durumda olan tüm maddeler, enerjisi dalga boyları boyunca belirli bir şekilde dağıtılan ışık dalgaları yayar. Işığın bir madde tarafından emilmesi aynı zamanda dalga boyuna da bağlıdır. Böylece kırmızı cam, kırmızı ışığa (l»8·10-5 cm) karşılık gelen dalgaları iletir ve diğerlerini emer.
Beyaz ışığı soğuk, yaymayan bir gazdan geçirirseniz, kaynağın sürekli spektrumunun arka planında koyu çizgiler belirir. Gaz, yüksek derecede ısıtıldığında yaydığı dalga boylarındaki ışığı en yoğun şekilde emer. Sürekli bir spektrumun arka planına karşı koyu çizgiler, birlikte bir absorpsiyon spektrumu oluşturan absorpsiyon çizgileridir.
Sürekli, çizgi ve çizgili emisyon spektrumları ve aynı sayıda absorpsiyon spektrumları vardır.

Spektral analiz ve uygulaması.

Kaliteyi belirleme yöntemi ve niceliksel bileşim Bir maddenin spektrumuna göre analizine spektral analiz denir. Spektral analiz, cevher örneklerinin kimyasal bileşimini belirlemek için maden aramalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Endüstride spektral analiz, belirli özelliklere sahip malzemeler elde etmek için metallere eklenen alaşımların ve yabancı maddelerin bileşiminin kontrol edilmesini mümkün kılar. Çizgi spektrumları özellikle önemli bir rol oynar çünkü yapıları doğrudan atomun yapısıyla ilgilidir. Sonuçta bu spektrumlar deneyimlemeyen atomlar tarafından yaratılıyor. dış etkiler. Bu nedenle çizgi spektrumlarına aşina olarak atomların yapısını incelemeye yönelik ilk adımı atmış oluyoruz. Bilim insanları bu spektrumları gözlemleyerek atomun içine “bakabildiler”. Burada optik atom fiziğiyle yakın temas halindedir.
Çizgi spektrumunun ana özelliği, herhangi bir maddenin çizgi spektrumunun dalga boylarının (veya frekanslarının) yalnızca bu maddenin atomlarının özelliklerine bağlı olması, ancak atomların lüminesansının uyarılma yönteminden tamamen bağımsız olmasıdır. Herhangi bir kimyasal elementin atomları, diğer tüm elementlerin spektrumlarına benzemeyen bir spektrum verir: özel set dalga boyları.
Bu, bir maddenin kimyasal bileşimini spektrumundan belirlemeye yönelik bir yöntem olan spektral analizin temelidir.

İnsan parmak izleri gibi çizgi spektrumları da benzersiz bir kişiliğe sahiptir. Parmağın derisindeki desenlerin benzersizliği çoğu zaman suçlunun bulunmasına yardımcı olur. Aynı şekilde spektrumların bireyselliği sayesinde vücudun kimyasal bileşimini belirlemek mümkündür. Spektral analiz kullanılarak, kütlesi 10-10'u geçmese bile bu elementi karmaşık bir maddenin bileşiminde tespit etmek mümkündür. Bu çok hassas bir yöntemdir.
Bir maddenin çizgi spektrumunu incelemek, hangi maddenin olduğunu belirlememizi sağlar. kimyasal elementler Belirli bir maddede her bir elementin ne miktarda bulunduğu ve içerdiği.
İncelenen numunedeki elementin niceliksel içeriği, yoğunluk karşılaştırılarak belirlenir. ayrı çizgiler Bu elementin spektrumu, numunedeki kantitatif içeriği bilinen başka bir kimyasal elementin çizgilerinin yoğunluğu ile birlikte görülür.
Spektral çizgilerin parlaklığı yalnızca maddenin kütlesine değil, aynı zamanda parıltının uyarılma yöntemine de bağlı olduğundan, bir maddenin bileşiminin spektrumuna dayalı nicel analizi zordur. Evet, ne zaman düşük sıcaklıklar birçok spektral çizgi hiç görünmüyor. Bununla birlikte, parıltının uyarılması için standart koşullara bağlı olarak niceliksel spektral analiz de gerçekleştirilebilir.
Spektral analizin avantajları şunlardır: yüksek hassasiyet ve sonuç alma hızı. Spektral analiz kullanılarak, 6.10-7 g ağırlığında ve kütlesi yalnızca 10-8 g olan bir numunede altının varlığını tespit etmek mümkündür. Spektral analizle çelik kalitesinin belirlenmesi birkaç on saniye içinde gerçekleştirilebilir. .
Spektral analiz, Dünya'dan milyarlarca ışıkyılı uzaklıkta bulunan gök cisimlerinin kimyasal bileşimini belirlemeyi mümkün kılar. Gezegenlerin ve yıldızların atmosferlerinin kimyasal bileşimi, içindeki soğuk gaz yıldızlararası uzay absorpsiyon spektrumlarından belirlenir.
Bilim adamları spektrumları inceleyerek gök cisimlerinin yalnızca kimyasal bileşimini değil aynı zamanda sıcaklıklarını da belirleyebildiler. Spektral çizgilerin yer değiştirmesi yoluyla bir gök cisminin hareket hızı belirlenebilir.

Şu anda tüm atomların spektrumları belirlenmiş ve spektrum tabloları derlenmiştir. Spektral analizin yardımıyla birçok yeni element keşfedildi: rubidyum, sezyum vb. Elementlere genellikle spektrumdaki en yoğun çizgilerin rengine göre isimler verildi. Rubidyum koyu kırmızı, yakut çizgiler üretir. Sezyum kelimesi "gök mavisi" anlamına gelir. Bu, sezyum spektrumunun ana çizgilerinin rengidir.
Güneş ve yıldızların kimyasal bileşimi spektral analiz yardımıyla öğrenildi. Burada diğer analiz yöntemleri genellikle imkansızdır. Yıldızların Dünya'da bulunan kimyasal elementlerin aynılarından oluştuğu ortaya çıktı. Helyumun ilk olarak Güneş'te keşfedilmesi ve ancak daha sonra Dünya atmosferinde bulunması ilginçtir. Bu elementin adı, keşfinin tarihini hatırlatıyor: Helyum kelimesi "güneş" anlamına geliyor.
Karşılaştırmalı basitliği ve çok yönlülüğü nedeniyle spektral analiz, metalurji, makine mühendisliği ve nükleer endüstride bir maddenin bileşimini izlemek için ana yöntemdir. Spektral analiz kullanılarak cevherlerin ve minerallerin kimyasal bileşimi belirlenir.
Karmaşık, çoğunlukla organik karışımların bileşimi, moleküler spektrumlarıyla analiz edilir.
Spektral analiz sadece emisyon spektrumlarından değil aynı zamanda absorpsiyon spektrumlarından da yapılabilir. Bu gök cisimlerinin kimyasal bileşimini incelemeyi mümkün kılan, Güneş ve yıldızların spektrumundaki soğurma çizgileridir. Parlak parlayan yüzey Güneşin fotosferi sürekli bir spektrum sağlar. Güneş atmosferi, fotosferden gelen ışığı seçici olarak emer ve bu, fotosferin sürekli spektrumunun arka planında soğurma çizgilerinin ortaya çıkmasına neden olur.
Ancak Güneş'in atmosferi ışık yayar. Sırasında güneş tutulmaları Güneş diski Ay tarafından kaplandığında spektrum çizgileri tersine döner. Absorbsiyon çizgilerinin yerine güneş spektrumu emisyon çizgileri yanıp sönüyor.
Astrofizikte spektral analiz, yalnızca yıldızların, gaz bulutlarının vb. kimyasal bileşiminin belirlenmesi anlamına gelmez, aynı zamanda spektrumlardan başka birçok şeyin belirlenmesi anlamına da gelir. fiziksel özellikler bu nesneler: sıcaklık, basınç, hız, manyetik indüksiyon.
Astrofiziğin yanı sıra, adli tıpta da suç mahallinde bulunan kanıtları araştırmak için spektral analiz yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca adli bilimlerdeki spektral analiz, cinayet silahının belirlenmesinde ve genel olarak suçun bazı ayrıntılarının ortaya çıkarılmasında çok faydalıdır.
Spektral analiz tıpta daha da yaygın olarak kullanılmaktadır. Burada uygulaması çok harika. İnsan vücudundaki yabancı maddelerin tanımlanmasının yanı sıra teşhis için de kullanılabilir.
Spektral analiz, daha sonra ele alacağımız özel spektral enstrümanları gerektirir.

Spektral cihazlar.

Spektrumların doğru bir şekilde incelenmesi için, ışık ışınını sınırlayan dar bir yarık ve bir prizma gibi basit cihazlar artık yeterli değildir. Açık bir spektrum sağlayan, yani farklı uzunluklardaki dalgaları iyi bir şekilde ayıran ve spektrumun ayrı ayrı bölümlerinin üst üste gelmesine izin vermeyen cihazlara ihtiyaç vardır. Bu tür cihazlara spektral cihazlar denir. Çoğu zaman, spektral aparatın ana kısmı bir prizma veya kırınım ızgarasıdır.
Bir prizma spektral aparatının tasarım diyagramını ele alalım. İncelenmekte olan radyasyon ilk olarak cihazın kolimatör adı verilen kısmına girer. Kolimatör bir ucunda ekran bulunan bir tüptür. dar boşluk ve diğer tarafta yakınsak bir mercek var. Yarık merceğin odak uzaklığındadır. Bu nedenle, yarıktan merceğe gelen ışın demeti paralel bir ışın olarak oradan çıkar ve prizmanın üzerine düşer.
Çünkü farklı frekanslar karşılık gelmek çeşitli göstergeler kırılma, ardından prizmadan yönleri çakışmayan paralel ışınlar çıkar. Lensin üzerine düşüyorlar. Bu merceğin odak uzaklığında ekran buzlu cam veya fotoğraf plakası bulunur. Lens, paralel ışın ışınlarını ekrana odaklar ve yarığın tek bir görüntüsü yerine bir dizi görüntü elde edilir. Her frekansın (dar spektral aralık) kendi görüntüsü vardır. Bütün bu görüntüler hep birlikte bir spektrum oluşturur.
Açıklanan cihaza spektrograf denir. Spektrumları görsel olarak gözlemlemek için ikinci bir mercek ve ekran yerine bir teleskop kullanılıyorsa, bu cihaza spektroskop adı verilir. Prizmalar ve spektral cihazların diğer parçalarının mutlaka camdan yapılmış olması gerekmez. Cam yerine kuvars gibi şeffaf malzemeler de kullanılıyor. kaya tuzu vesaire.