Spektroskopická technika a jej aplikácia sú stručne popísané

Svetlé vlny sú produkované elektrónmi pohybujúcimi sa v rámci atómov. Elektróny v atómoch rôznych látok sa pohybujú inak, takže vyžarujú rôzne svetlé vlny. Má veľký teoretický a praktický význam na štúdium luminiscencie a absorpcie rôznych látok a stal sa špeciálnym predmetom - spektroskopiou.

Spektrum produkované priamo emisiou svetla z objektu sa nazýva emisné spektrum. Existujú dva typy emisného spektra: kontinuálne spektrum a otvorené spektrum.

Nepretržité spektrum farebného svetla, od červenej až po fialovú, sa nazýva kontinuálne spektrum. Emisné spektrá horúcich pevných, kvapalných a vysokotlakových plynov sú kontinuálne spektrá. Napríklad svetlo z elektrického vlákna a svetlo z horúcej ocele tvoria kontinuálne spektrum.

Spektrum obsahujúce iba nesúvislé jasné čiary sa nazýva jasné spektrum línie. Jasné čiary v spektre otvorenej línie sa nazývajú spektrálne čiary a každá čiara zodpovedá inej vlnovej dĺžke svetla. Emisné spektrum vzácneho plynu alebo kovových pár je spektrum otvorenej línie. Spektrum otvorenej línie je emitované atómami vo voľnom stave, takže sa nazýva aj atómové spektrum. Keď sa pozriete na atómové spektrum plynov, môžete použiť spektrálnu trubicu, ktorá je tenká uzavretá sklenená trubica s vnútorným plynom s nízkym tlakom a dvoma elektródami na oboch koncoch rúrky. Keď sú dve elektródy pripojené k vysokonapäťovému zdroju energie, tenký plyn v trubici svieti a produkuje určitú farbu svetla.

Atómové spektrum pevného alebo kvapalného materiálu môže byť umiestnený v plameňoch Bunsenových horákov alebo elektrickým oblúkom na spálenie, aby sa po splyňovaní rozžiarili, môžete vidieť z spektroskopu spektrum otvorenej línie.

Experimenty ukázali, že rôzne atómy emitujú rôzne spektrá otvorenej línie a každý prvok má určité spektrum otvorenej línie. Každý atóm môže vyžarovať len určité vlnové dĺžky svetla, ktoré majú svoje vlastné charakteristiky. Preto sa spektrálna čiara spektra otvorenej línie nazýva charakteristická spektrálna čiara atómu. Charakteristické spektrálne čiary atómov môžu byť použité na identifikáciu látok a na štúdium štruktúry atómov.

Absorpčné spektrum vyžarované objektmi vo vysokoteplotnom bielom svetle (ktoré obsahuje všetky vlnové dĺžky svetla) nepretržitú distribúciu cez materiál, po absorpcii niektorých vlnových dĺžok svetla materiálom spektra nazývaným absorpčné spektrum. Nechajte oblúkovú lampu vyžarovať biele svetlo, napríklad cez plynový plyn s nízkym obsahom sodíka (na alkoholovej lampy sa dať trochu soli, tepelný rozklad sodíkovej soli môže produkovať plyn) a potom pozorovať spektroskopom, uvidíte na pozadí kontinuálneho spektrum má dve veľmi blízkej tme, ide o atómové absorpčné spektrum sodíka. Stojí za zmienku, že každá tmavá čiara v absorpčnom spektre rôznych atómov zodpovedá jasnej línii v emisnom spektre tohto atómu. A to ukazuje, že svetlo, ktoré absorbujú studené plyny, je presne svetlo, ktoré atómy vyžarujú pri vysokých teplotách. Preto spektrálne čiary (tmavé čiary) v absorpčnom spektre sú tiež charakteristické spektrálne línie atómov, ale v absorpčnom spektre sú zvyčajne viditeľné menej ako v otvorenom spektre.

Spektrálna analýza, pretože každý atóm má svoje vlastné charakteristické spektrálne čiary, je možné identifikovať látky a ich chemické zloženie sa určuje podľa spektra. Táto metóda sa nazýva spektrálna analýza. Pri spektrálnej analýze sa môžu použiť emisné aj absorpčné spektrá. Výhodou tejto metódy je, že je veľmi citlivá a rýchla. Prvok s obsahom 10 až 10 gramov v látke sa môže zistiť z jeho charakteristickej spektrálnej čiary a môže sa zistiť. Spektrálna analýza bola široko používaná vo vede a technike:

Spektrálna analýza je potrebná pri kontrole, či polovodičové materiály kremík a germánium spĺňajú požiadavky vysokej čistoty.

Historicky spektrálna analýza tiež pomohla identifikovať mnoho nových prvkov. Napríklad rubidium a cézium boli objavené pri pohľade na predtým neznáme charakteristické spektrálne čiary v spektre.

Spektrálna analýza je tiež užitočná pri štúdiu chemického zloženia nebeských telies. Na začiatku devätnásteho storočia, keď študoval slnečné spektrum, bolo zistené, že v jeho nepretržitom spektre bolo veľa tmavých línií. Pôvodne neviem, čo tvoria tmavé čiary, potom ľudia chápu príčinu absorpčných spektier, len viete, že je to zvnútra slnečného žiarenia po nízkej teplote slnečnej atmosféry absorpčných spektier. Starostlivo analyzovať tieto káble, porovnať ich so spektrom atómu, ľudia vedeli, že slnečná atmosféra obsahuje vodík, hélium, dusík, uhlík, kyslík, železo, horčík, kremík, vápnik, sodík a tak ďalej desiatky prvkov.

Vzory usporiadané postupne podľa vlnovej dĺžky po oddelení svetla v disperznom systéme, ako je farebné spektrum slnečných lúčov v kontinuálnej distribúcii podľa poradia červenej, oranžovej, žltej, zelenej, indigovej a fialovej. Štruktúra, mechanizmus, charakter a využitie spektra vo vedeckom výskume a výrobnej praxi nahromadili bohaté poznatky a tvorili veľmi dôležitý predmet - spektroskopiu. Spektroskopia je tak široko používaná, že každý atóm má svoje vlastné jedinečné spektrum, ako napríklad odtlačok prsta. Vytvárajú niekoľko spektrálnych čiar podľa určitých pravidiel. Vlastnosti atómových spektrálnych línií sú úzko spojené s atómovými štruktúrami, čo je dôležitý základ pre štúdium atómových štruktúr. Princíp aplikácie spektroskopie a experimentálna metóda spektrálnej analýzy je možné urobiť, každý prvok má svoju jedinečnú identifikačnú líniu, dať nejakú látku spektra otvorenej línie a identitu známych prvkov vytvorených porovnaním spektrálnej čiary vie, že tento materiál sa skladá z ktorých prvkov , pomocou spektra môže nielen kvalitatívne chemické zloženie materiálu a koľko prvkov možno určiť. Metóda spektrálnej analýzy má vysokú citlivosť a presnosť. Pri geologickom prieskume možno použiť spektrálnu analýzu na detekciu stopových množstiev drahých kovov, vzácnych prvkov alebo rádioaktívnych prvkov v rude. Rýchlosť spektrálnej analýzy je rýchla a pracovná účinnosť sa výrazne zlepšila. Chemické zloženie nebeských telies a štandardných progenitorov na úpravu dĺžky môže byť tiež študované spektrálnou analýzou.

Vzor, ktorý je usporiadaný podľa vlnovej dĺžky (alebo frekvencie) po disperznom systéme (ako je hranol alebo mriežka), rozdeľuje svetlo. Napríklad slnečné svetlo prechádza cez hranol a vytvára farebné spektrum, ktoré sa priebežne rozdeľuje v poradí červenej, oranžovej, žltej, zelenej, modrej, indigovej a fialovej. Červená až fialová, zodpovedajúca dĺžke vlny od 7 700 do 3 900 angstrómov, je viditeľnou časťou ľudského oka. Za červeným koncom je dlhšia vlnová dĺžka infračerveného svetla a za fialovým koncom je kratšia vlnová dĺžka ultrafialového svetla, ktorú nemožno rozpoznať voľným okom, ale môže byť zaznamenaná nástrojmi.

Preto spektrum môže byť rozdelené na infračervené spektrum, viditeľné spektrum a ultrafialové spektrum podľa vlnovej dĺžky. Podľa charakteru výroby sa dá rozdeliť na atómové spektrum a molekulárne spektrum. Môže sa rozdeliť na emisné spektrum, absorpčné spektrum a spektrum rozptylu. Môže sa rozdeliť na spektrum línie, spektrum pásma a kontinuálne spektrum.

Spektrum je rozdelené do nasledujúcich foriem

A toto je lineárne spektrum.

Spektrum pozostávajúce z úzkych spektrálnych čiar. Svetelné vlny generované jedným atómovým plynom alebo kovovými parami majú lineárne spektrum, takže lineárne spektrum sa nazýva aj atómové spektrum. Keď sa atómová energia presunie z vyššej energetickej úrovne na nižšiu, vyžaruje svetlá vlny s jednou vlnovou dĺžkou. Presne povedané, neexistuje žiadna taká vec, ako je jedna vlnová dĺžka monochromatického svetla, pretože samotná energetická hladina má určitú šírku a dopplerovský efekt, atómové žiarenie spektrálnymi čiarami bude mať vždy určitú šírku (pozri rozšírenie); Dokonca aj v úzkom rozsahu vlnových dĺžok stále existujú rôzne komponenty vlnovej dĺžky. Atómové spektrum odráža vnútornú štruktúru atómov podľa pravidla distribúcie vlnovej dĺžky. Každý atóm má svoje vlastné špeciálne spektrálne série. Skúmaním atómového spektra môžeme pochopiť vnútornú štruktúru atómu alebo vykonať kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu zloženia vzorky.