Спектроскопия
Спектроскопи́я — раздел физики, посвящённый изучению спектров электромагнитного излучения, которые возникают при переходах между энергетическими уровнями в атомах и молекулах, а также образованных из них макроскопических объектах[1]. В более широком смысле в спектроскопии занимаются изучением спектров различных видов излучения.
В зависимости от вида изучаемого спектра — испускания (эмиссионные), поглощения (абсорбционные), отражения, рассеяния и люминесценции — различают соответствующие виды спектроскопии, например, абсорбционная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния, спектроскопия отражения и др.[1].
Одно из важнейших применений спектроскопии — определение элементного и/или молекулярного состава образца вещества. Методы спектроскопии используются также для исследования энергетической структуры атомов, молекул и макроскопических тел, образованных из них. Они применяются при изучении таких макроскопических свойств тел, как температура и плотность, а в аналитической химии — для обнаружения и определения веществ[2].
К преимуществам спектроскопии относится возможность диагностики in situ (в отдельных случаях), то есть непосредственно в «среде обитания» объекта, бесконтактно, дистанционно, без какой-либо специальной подготовки объекта. Поэтому она получила широкое развитие, например, в астрономии.
Задачи спектроскопии
правитьПрямая задача спектроскопии — предсказание вида спектра вещества, исходя из знаний о его строении, составе и прочего.
Обратная задача спектроскопии — определение характеристик вещества (не являющихся непосредственно наблюдаемыми величинами) по свойствам его спектров (которые наблюдаются непосредственно и напрямую зависят как от определяемых характеристик, так и от внешних факторов).
Виды и методы спектроскопии
правитьПо объектам исследования обычно выделяют виды спектроскопии, каждый из которых использует набор методов:
- атомная спектроскопия — исследование энергетических переходов между состояниями электронов на атомных орбиталях
- молекулярная спектроскопия — исследование энергетических переходов между электронными, колебательными и вращательными уровнями энергии молекул
- Инфракрасная спектроскопия
- Мёссбауэровская спектроскопия
- Микроволновая спектроскопия
- Молекулярная электронная спектроскопия
- Оптическая спектроскопия в видимом диапазоне длин волн
- Рентгеновская спектроскопия
- Терагерцовая спектроскопия
- Ультрафиолетовая спектроскопия
- Фотоэлектронная спектроскопия
- Спектроскопия комбинационного рассеяния света
- Электронный парамагнитный резонанс
- Ядерный магнитный резонанс
- абсорбционная спектроскопия
Спектроскопия в астрономии
правитьСпектроскопический анализ света Солнца и других звёзд показал, что небесные тела состоят из тех же элементов, что и земные. Однако гелий был впервые обнаружен при спектроскопическом исследовании солнечного света. Одна из спектральных линий солнечного излучения не могла быть идентифицирована в течение достаточного долгого времени, таким образом до нахождения гелия на Земле предполагалось, что на Солнце существует некий на тот момент неизвестный элемент.
К успехам спектроскопии в астрономии можно приписать:
- Экспериментальное доказательство существования эффекта Доплера для световых волн
- Определение температуры звёзд и их спектральных классов
Примечания
править- ↑ 1 2 Химическая Энциклопедия, 1995, Т. 4, с. 394.
- ↑ Юков Е. А. Спектроскопия // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 625. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
Литература
править- Химическая энциклопедия : [рус.] : в 5 т. / под ред. Н. С. Зефирова. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — 639 с. — ISBN 5-85270-092-4.
- Ельяшевич, М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. — М.: Наука, 1962. — 892 с.
- ред. Каммингс Г., Пайк Э. Спектроскопия оптического смешения и корреляция фотонов. — М.: Мир, 1978. — 583 с.
- Малышев, В. И. Введение в экспериментальную спектроскопию. — М.: Наука, 1979. — 479 с.
- Райхбаум, Я. Д., Сечкарев А. В. Спектроскопия и ее применение в геофизике и химии. — М.: Наука, 1975. — 386 с.
Ссылки
править
- Handbook of Vibrational Spectroscopy / John M. Chalmers ; Peter Griffiths. — New York : Wiley, 2006. — ISBN 978-0-471-98847-2. — doi:10.1002/0470027320.
- Applied Spectroscopy / Jerry Workman ; Art Springsteen. — Boston : Academic Press, 1998. — ISBN 978-0-08-052749-9.
- Peter M. Skrabal. Spectroscopy — An interdisciplinary integral description of spectroscopy from UV to NMR. — ETH Zurich : vdf Hochschulverlag AG, 2012. — ISBN 978-3-7281-3385-4. — doi:10.3218/3385-4.