Inleiding …………………………………………………………………………… .2

Stralingsmechanisme ………………………………………………………………… ..3

Energieverdeling in het spectrum …………………………………………………… .4

Soorten spectra ………………………………………………………………………… .6

Soorten spectrale analyses ………………………………………………………… 7

Conclusie ………………………………………………………………………… ..9

Literatuur ………………………………………………………………………… .11

Invoering

Het spectrum is de ontbinding van licht in zijn samenstellende delen, stralen van verschillende kleuren.

De methode voor het bestuderen van de chemische samenstelling van verschillende stoffen door hun lijnemissie- of absorptiespectra wordt genoemd spectrale analyse. Spectrale analyse vereist een verwaarloosbare hoeveelheid stof. De snelheid en gevoeligheid maakten deze methode onmisbaar, zowel in laboratoria als in de astrofysica. Omdat elk chemisch element van het periodiek systeem een ​​lijnenspectrum van emissie en absorptie uitzendt dat alleen daarvoor kenmerkend is, maakt dit het mogelijk om de chemische samenstelling van een stof te bestuderen. Voor de eerste keer probeerden natuurkundigen Kirchhoff en Bunsen het te maken in 1859, nadat ze hadden gebouwd spectroscoop. Er werd licht naar binnen geleid door een smalle spleet die uit een rand van de telescoop was gesneden (deze spleetbuis wordt een collimator genoemd). Vanaf de collimator vielen de stralen op een prisma bedekt met een doos, van binnenuit geplakt met zwart papier. Het prisma deed de stralen opzij die uit de spleet kwamen. Het resultaat was een spectrum. Daarna bedekten ze het raam met een gordijn en plaatsten ze een brandende brander bij de spleet van de collimator. Stukjes van verschillende stoffen werden in de vlam van een kaars geïnjecteerd en keken door een tweede telescoop naar het resulterende spectrum. Het bleek dat de gloeiende dampen van elk element stralen van een strikt gedefinieerde kleur gaven, en het prisma deed deze stralen afbuigen naar een strikt gedefinieerde plaats, en daarom kon geen enkele kleur de andere maskeren. Dit maakte het mogelijk om te concluderen dat er een radicaal nieuwe methode van chemische analyse werd gevonden - door het spectrum van de stof. In 1861 bewees Kirchhoff op basis van deze ontdekking de aanwezigheid van een aantal elementen in de zonnechromosfeer, waarmee de basis werd gelegd voor astrofysica.

stralingsmechanisme:

De lichtbron moet energie verbruiken. Licht is elektromagnetische golven met een golflengte van 4 * 10 -7 - 8 * 10 -7 m. Elektromagnetische golven worden uitgezonden tijdens de versnelde beweging van geladen deeltjes. Deze geladen deeltjes maken deel uit van de atomen. Maar zonder te weten hoe het atoom is opgebouwd, kan er niets betrouwbaars worden gezegd over het mechanisme van straling. Het is alleen duidelijk dat er geen licht in het atoom is, net zoals er geen geluid is in de pianosnaar. Net als een snaar die pas begint te klinken nadat de hamer is aangeslagen, geven atomen pas licht nadat ze zijn opgewonden.

Om een ​​atoom te laten stralen, moet er energie aan worden overgedragen. Stralend verliest het atoom de ontvangen energie en voor de continue gloed van de substantie is een instroom van energie naar zijn atomen van buitenaf noodzakelijk.

Warmtestraling. De eenvoudigste en meest voorkomende vorm van straling is warmtestraling, waarbij de energieverliezen van atomen voor de emissie van licht worden gecompenseerd door de energie van de thermische beweging van atomen of (moleculen) van het emitterende lichaam. Hoe hoger de lichaamstemperatuur, hoe sneller de atomen bewegen. Wanneer snelle atomen (moleculen) met elkaar botsen, wordt een deel van hun kinetische energie omgezet in de excitatie-energie van atomen, die vervolgens licht uitstralen.

De warmtebron van straling is de zon, evenals een gewone gloeilamp. De lamp is een zeer handige maar goedkope bron. Slechts ongeveer 12% van alle energie die vrijkomt door elektrische stroom in een lamp wordt omgezet in lichtenergie. De warmtebron van licht is een vlam. De roetkorrels worden verwarmd door de energie die vrijkomt bij de verbranding van de brandstof en geven licht af.

Elektroluminescentie. De energie die atomen nodig hebben om licht uit te zenden, kan ook worden geleend van niet-thermische bronnen. Bij een ontlading in gassen verleent het elektrische veld grote kinetische energie aan de elektronen. Snelle elektronen botsen met atomen. Een deel van de kinetische energie van elektronen gaat naar de excitatie van atomen. Opgewonden atomen geven energie af in de vorm van lichtgolven. Hierdoor gaat de ontlading in het gas gepaard met een gloed. Dit is elektroluminescentie.

Kathodoluminescentie. De gloed van vaste stoffen veroorzaakt door het bombardement ervan met elektronen wordt kathodoluminescentie genoemd. Dankzij kathodoluminescentie gloeien de schermen van kathodestraalbuizen van televisies.

Chemiluminescentie. Bij sommige chemische reacties die plaatsvinden met het vrijkomen van energie, wordt een deel van deze energie direct besteed aan de emissie van licht. De lichtbron blijft koud (bij omgevingstemperatuur). Dit fenomeen wordt chemiluminescentie genoemd.

Fotoluminescentie. Licht dat op een stof valt, wordt gedeeltelijk gereflecteerd en gedeeltelijk geabsorbeerd. De energie van het geabsorbeerde licht veroorzaakt in de meeste gevallen alleen verwarming van lichamen. Sommige lichamen beginnen echter zelf direct te gloeien onder invloed van de straling die erop invalt. Dit is fotoluminescentie. Licht prikkelt de atomen van een stof (verhoogt hun interne energie), waarna ze zelf gaan gloeien. Zo geven de gloeiende verven die op veel kerstboomversieringen worden gebruikt, licht af nadat ze zijn bestraald.

Het door fotoluminescentie uitgezonden licht heeft in de regel een langere golflengte dan het licht dat luminescentie opwekt. Dit kan experimenteel worden waargenomen. Als u een lichtstraal op een container met fluoresceïtis (organische kleurstof) richt,

passeert door een violet lichtfilter, dan begint deze vloeistof groen - geel licht te gloeien, dat wil zeggen licht met een langere golflengte dan dat van violet licht.

Het fenomeen fotoluminescentie wordt veel gebruikt in fluorescentielampen. De Sovjet-fysicus SI Vavilov stelde voor om het binnenoppervlak van de ontladingsbuis te bedekken met stoffen die helder kunnen gloeien onder invloed van kortgolvige straling van een gasontlading. Fluorescentielampen zijn ongeveer drie tot vier keer zuiniger dan conventionele gloeilampen.

De belangrijkste soorten straling en de bronnen die ze veroorzaken worden opgesomd. De meest voorkomende stralingsbronnen zijn thermisch.

Energieverdeling in het spectrum

Op het scherm, achter het brekingsprisma, zijn de monochromatische kleuren in het spectrum in de volgende volgorde gerangschikt: rood (met de langste golflengte van de zichtbare lichtgolven (k = 7,6 (10-7 m en de laagste brekingsindex), oranje, geel, groen, blauw, blauw en violet (met de kleinste golflengte in het zichtbare spectrum (f = 4 (10-7 m en de hoogste brekingsindex). Geen van de bronnen geeft monochromatisch licht, dat wil zeggen licht met een strikt gedefinieerde golflengte Experimenten met ontleding van licht in een spectrum met behulp van een prisma en experimenten met interferentie en diffractie.

De energie die het licht van de bron met zich meedraagt, wordt op een bepaalde manier verdeeld over de golven van alle lengtes waaruit de lichtstraal bestaat. Men kan ook zeggen dat energie verdeeld is over frequenties, aangezien er een eenvoudige relatie is tussen golflengte en frequentie: v = c.

De fluxdichtheid van elektromagnetische straling, of intensiteit /, wordt bepaald door de energie & W bij alle frequenties. Om de frequentieverdeling van straling te karakteriseren, moet een nieuwe grootheid worden ingevoerd: de intensiteit per eenheid frequentie-interval. Deze waarde wordt de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit genoemd.

De spectrale stralingsfluxdichtheid kan experimenteel worden gevonden. Om dit te doen, is het noodzakelijk om met behulp van een prisma een stralingsspectrum te verkrijgen, bijvoorbeeld een elektrische boog, en de dichtheid te meten van de stralingsflux die valt op kleine spectrale intervallen met de breedte Av.

Je kunt niet op het oog vertrouwen bij het beoordelen van de verdeling van energie. Het oog heeft een selectieve gevoeligheid voor licht: de maximale gevoeligheid ligt in het geelgroene gebied van het spectrum. Het is het beste om te profiteren van de eigenschap van een zwart lichaam om licht van alle golflengten bijna volledig te absorberen. In dit geval veroorzaakt de energie van straling (d.w.z. licht) verwarming van het lichaam. Daarom is het voldoende om de temperatuur van het lichaam te meten en daaruit de hoeveelheid energie te beoordelen die per tijdseenheid wordt geabsorbeerd.

Een gewone thermometer heeft te weinig gevoeligheid om met succes in dergelijke experimenten te worden gebruikt. Er zijn gevoeligere temperatuurmeetinstrumenten nodig. Je kunt een elektrische thermometer nemen, waarin het gevoelige element is gemaakt in de vorm van een dunne metalen plaat. Deze plaat moet bedekt zijn met een dun laagje roet, dat licht van elke golflengte bijna volledig absorbeert.

De warmtegevoelige plaat van het apparaat moet op een of andere plaats van het spectrum worden geplaatst. Het gehele zichtbare spectrum van lengte l van rode tot violette stralen komt overeen met het frequentiebereik van v cr tot y f. De breedte komt overeen met een klein interval Av. Door de zwarte plaat van het apparaat te verwarmen, kan men de dichtheid beoordelen van de stralingsflux die valt op het frequentie-interval Av. Als we de plaat langs het spectrum bewegen, zien we dat de meeste energie zich in het rode deel van het spectrum bevindt, en niet geelgroen, zoals het lijkt.

Op basis van de resultaten van deze experimenten is het mogelijk een curve te construeren van de afhankelijkheid van de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit van de frequentie. De spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit wordt bepaald aan de hand van de temperatuur van de plaat en de frequentie is gemakkelijk te vinden als het instrument dat wordt gebruikt voor de ontleding van licht is gegradueerd, dwz als bekend is tot welke frequentie een bepaald deel van het spectrum komt overeen.

Door langs de abscis de waarden van de frequenties uit te zetten die overeenkomen met de middelpunten van de intervallen Av, en langs de ordinaat de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit, krijgen we een reeks punten waardoor een vloeiende curve kan worden getekend. Deze curve geeft een visuele weergave van de verdeling van energie en het zichtbare deel van het spectrum van de elektrische boog.

Spectrale apparaten. Voor een nauwkeurige studie van spectra zijn eenvoudige apparaten als een smalle spleet die de lichtbundel begrenst en een prisma niet langer voldoende. Er zijn apparaten nodig die een duidelijk spectrum geven, dat wil zeggen apparaten die golven van verschillende golflengten goed scheiden en geen overlapping van afzonderlijke delen van het spectrum toestaan. Dergelijke apparaten worden spectrale apparaten genoemd. Meestal is het grootste deel van het spectrale apparaat een prisma of een diffractierooster.

Laten we eens kijken naar het schema van het apparaat van het prisma-spectrale apparaat. De onderzochte straling komt eerst in een deel van het instrument dat een collimator wordt genoemd. De collimator is een buis met aan het ene uiteinde een scherm met een smalle spleet en aan het andere uiteinde een opvanglens. De spleet bevindt zich op de brandpuntsafstand van de lens. Daarom komt een divergerende lichtbundel die vanuit de spleet op de lens valt, eruit in een parallelle bundel en valt op het prisma.

Omdat verschillende brekingsindices overeenkomen met verschillende frequenties, komen er parallelle bundels uit het prisma die niet in richting samenvallen. Ze vallen op de lens. Bij de brandpuntsafstand van deze lens is een scherm - mat glas of

fotografische plaat. De lens focust parallelle stralenbundels op het scherm en in plaats van een enkel spleetbeeld wordt een hele reeks beelden verkregen. Elke frequentie (smal spectraal interval) heeft zijn eigen beeld. Al deze beelden vormen samen een spectrum.

Het beschreven apparaat wordt een spectrograaf genoemd. Als in plaats van de tweede lens en scherm een ​​telescoop wordt gebruikt om de spectra visueel te observeren, wordt het apparaat de hierboven beschreven spectroscoop genoemd. Prisma's en andere onderdelen van spectrale instrumenten zijn niet noodzakelijkerwijs gemaakt van glas. In plaats van glas worden ook transparante materialen zoals kwarts, steenzout, etc. gebruikt.

soorten spectra

De spectrale samenstelling van de straling van stoffen is zeer divers. Maar desondanks kunnen alle spectra, zoals de ervaring leert, in verschillende typen worden onderverdeeld:

Continue spectra. Het zonne- of booglampspectrum is continu. Dit betekent dat alle golflengten in het spectrum vertegenwoordigd zijn. Er zijn geen breuken in het spectrum en op het spectrograafscherm zie je een stevige veelkleurige strook.

De verdeling van energie over frequenties, dwz de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit, is voor verschillende lichamen verschillend. Een lichaam met een heel zwart oppervlak zendt bijvoorbeeld elektromagnetische golven uit van alle frequenties, maar de afhankelijkheid van de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit van de frequentie heeft bij een bepaalde frequentie een maximum. De stralingsenergie bij zeer lage en zeer hoge frequenties is verwaarloosbaar. Naarmate de temperatuur stijgt, verschuift het maximum van de spectrale stralingsdichtheid naar korte golven.

Continue (of continue) spectra, zoals de ervaring leert, geven lichamen in een vaste of vloeibare toestand, evenals sterk gecomprimeerde gassen. Om een ​​continu spectrum te verkrijgen, moet het lichaam tot een hoge temperatuur worden verwarmd.

De aard van het continue spectrum en het bestaan ​​ervan worden niet alleen bepaald door de eigenschappen van individuele emitterende atomen, maar zijn ook sterk afhankelijk van de interactie van atomen met elkaar.

Hoge temperatuur plasma geeft ook een continu spectrum. Elektromagnetische golven worden voornamelijk uitgezonden door plasma wanneer elektronen botsen met ionen.

Lijn spectra. Laten we een stuk asbest toevoegen dat bevochtigd is met een oplossing van gewoon keukenzout in de bleke vlam van een gasbrander.

Bij het observeren van een vlam door een spectroscoop, flitst een felgele lijn tegen de achtergrond van een nauwelijks waarneembaar continu spectrum van de vlam. Deze gele lijn wordt geproduceerd door natriumdamp, die wordt gevormd wanneer tafelzoutmoleculen in een vlam afbreken. Elk van hen is een palissade van gekleurde lijnen van verschillende helderheid, gescheiden door brede donkere

strepen. Dergelijke spectra worden lijnspectra genoemd. De aanwezigheid van een lijnenspectrum betekent dat een stof alleen licht uitzendt op zeer specifieke golflengten (meer precies, in bepaalde zeer smalle spectrale intervallen). Elke lijn heeft een eindige breedte.

Lijnspectra tonen alle stoffen in een gasvormige atomaire (maar niet moleculaire) toestand. In dit geval zenden atomen licht uit, die praktisch geen interactie met elkaar hebben. Dit is het meest fundamentele, basale type spectra.

Geïsoleerde atomen zenden strikt gedefinieerde golflengten uit. Om lijnspectra waar te nemen, wordt meestal gebruik gemaakt van de gloed van een stofdamp in een vlam of de gloed van een gasontlading in een buis gevuld met een testgas.

Met een toename van de dichtheid van een atomair gas, worden individuele spectraallijnen breder, en ten slotte, met een zeer grote compressie van het gas, wanneer de interactie van atomen significant wordt, overlappen deze lijnen elkaar en vormen ze een continu spectrum.

Gestreepte spectra. Het gestreepte spectrum bestaat uit afzonderlijke strepen, gescheiden door donkere gaten. Met een zeer goed spectraal apparaat kun je:

ontdek dat elke baan een verzameling is van vele zeer dicht bij elkaar gelegen lijnen. In tegenstelling tot lijnspectra worden streepspectra niet gecreëerd door atomen, maar door moleculen die niet of zwak aan elkaar zijn gebonden.

Om moleculaire spectra waar te nemen, maar ook om lijnspectra waar te nemen, wordt meestal de gloed van damp in een vlam of de gloed van een gasontlading gebruikt.

Absorptie spectra. Alle stoffen, waarvan de atomen zich in een aangeslagen toestand bevinden, zenden lichtgolven uit, waarvan de energie op een bepaalde manier over de golflengten wordt verdeeld. De absorptie van licht door een stof is ook afhankelijk van de golflengte. Rood glas zendt dus golven uit die overeenkomen met rood licht en absorbeert alle andere.

Als wit licht door een koud, niet-emitterend gas wordt geleid, verschijnen er donkere lijnen tegen de achtergrond van het continue spectrum van de bron. Een gas absorbeert het meest intensief het licht van precies die golflengten die het uitzendt in een sterk verwarmde toestand. De donkere lijnen tegen de achtergrond van het continue spectrum zijn absorptielijnen die samen een absorptiespectrum vormen.

Er zijn continue, lijn- en strookspectra van straling en hetzelfde aantal soorten absorptiespectra.

Lijnspectra spelen een bijzonder belangrijke rol omdat hun structuur direct gerelateerd is aan de structuur van het atoom. Deze spectra worden immers gecreëerd door atomen die geen invloeden van buitenaf ervaren. Daarom, door kennis te maken met de lijnspectra, zetten we daarmee de eerste stap naar het bestuderen van de structuur van atomen. Door deze spectra te observeren, verkregen wetenschappers

het vermogen om in het atoom te "kijken". Hier komt de optica in nauw contact met de atoomfysica.

Soorten spectrale analyse

De belangrijkste eigenschap van lijnspectra is dat de golflengten (of frequenties) van het lijnspectrum van een stof alleen afhankelijk zijn van de eigenschappen van de atomen van deze stof, maar helemaal niet afhankelijk zijn van de methode van excitatie van de gloed van de atomen . Atomen

elk chemisch element geeft een spectrum dat niet vergelijkbaar is met de spectra van alle andere elementen: ze zijn in staat om een ​​strikt gedefinieerde reeks golflengten uit te zenden.

Hierop is spectrale analyse gebaseerd - een methode om de chemische samenstelling van een stof te bepalen aan de hand van zijn spectrum. Net als menselijke vingerafdrukken hebben lijnspectra een unieke persoonlijkheid. Het unieke van de patronen op de huid van de vinger helpt vaak om de boosdoener te vinden. Evenzo is er, vanwege de individualiteit van de spectra,

het vermogen om de chemische samenstelling van het lichaam te bepalen. Met behulp van spectrale analyse is het mogelijk om dit element te detecteren in de samenstelling van een complexe stof. Dit is een zeer gevoelige methode.

Op dit moment zijn de volgende soorten spectrale analyses bekend: atomaire spectrale analyse (ASA)(bepaalt de elementaire samenstelling van het monster door atomaire (ionische) emissie- en absorptiespectra), emissie ASA(gebaseerd op de emissiespectra van atomen, ionen en moleculen die worden geëxciteerd door verschillende bronnen van elektromagnetische straling in het bereik van g-straling tot microgolf), atoomabsorptie SA(uitgevoerd volgens de absorptiespectra van elektromagnetische straling door de geanalyseerde objecten (atomen, moleculen, ionen van een stof in verschillende aggregatietoestanden)), atomaire fluorescentie CA, moleculaire spectrale analyse (MSA) (moleculaire samenstelling van stoffen op basis van moleculaire absorptie-, luminescentie- en Raman-verstrooiingsspectra.), kwaliteit ISA(het is voldoende om de aan- of afwezigheid van analytische lijnen van de bepaalde elementen vast te stellen. Door de helderheid van de lijnen tijdens visuele inspectie, kunt u een ruwe schatting geven van de inhoud van bepaalde elementen in het monster), kwantitatieve ISA(uitgevoerd door de intensiteiten van twee spectraallijnen in het spectrum van het monster te vergelijken, waarvan er één bij het te bepalen element hoort, en de andere (vergelijkingslijn) bij het hoofdelement van het monster, waarvan de concentratie bekend is, of op een speciaal ingebracht element in een bekende concentratie).

De MSA is gebaseerd op een kwalitatieve en kwantitatieve vergelijking van het gemeten spectrum van het testmonster met de spectra van individuele stoffen. Er wordt daarom onderscheid gemaakt tussen kwalitatieve en kwantitatieve ISA. In MSA worden verschillende soorten moleculaire spectra gebruikt, rotatie [spectra in de microgolf- en langegolf-infrarood (IR)-gebieden], vibrationeel en vibrationeel-roterend [absorptie- en emissiespectra in het midden-IR-gebied, Raman-spectra, IR-fluorescentie spectra], elektronisch, elektronisch-vibrationeel en elektronisch-vibrationeel-roterend [absorptie- en transmissiespectra in de zichtbare en ultraviolette (UV) gebieden, fluorescentiespectra]. ISA maakt de analyse van kleine hoeveelheden (in sommige gevallen fracties) mcg en minder) stoffen in verschillende aggregatietoestanden.

Een kwantitatieve analyse van de samenstelling van een stof door zijn spectrum is moeilijk, omdat de helderheid van de spectraallijnen niet alleen afhangt van de massa van de stof, maar ook van de methode van excitatie van de luminescentie. Bij lage temperaturen verschijnen dus veel spectraallijnen helemaal niet. Als echter aan de standaardvoorwaarden voor de excitatie van luminescentie wordt voldaan, kan ook kwantitatieve spectrale analyse worden uitgevoerd.

De meest nauwkeurige van de vermelde analyses is: atoomabsorptie SA. De AAA-techniek is veel eenvoudiger in vergelijking met andere methoden, het wordt gekenmerkt door een hoge nauwkeurigheid bij het bepalen van niet alleen kleine, maar ook grote concentraties van elementen in monsters. AAA vervangt met succes arbeidsintensieve en tijdrovende chemische analysemethoden, zonder in nauwkeurigheid in te boeten.

Conclusie

Op dit moment zijn de spectra van alle atomen bepaald en zijn tabellen met spectra samengesteld. Met behulp van spectrale analyse werden veel nieuwe elementen ontdekt: rubidium, cesium, enz. Elementen kregen vaak een naam in overeenstemming met de kleur van de meest intense lijnen van het spectrum. Rubidium produceert dieprode, robijnrode lijnen. Het woord cesium betekent hemelsblauw. Dit is de kleur van de hoofdlijnen van het cesiumspectrum.

Met behulp van spectrale analyse leerden we de chemische samenstelling van de zon en de sterren. Andere analysemethoden zijn hier over het algemeen niet mogelijk. Het bleek dat sterren zijn samengesteld uit dezelfde chemische elementen die op aarde bestaan. Het is merkwaardig dat helium oorspronkelijk in de zon werd ontdekt en pas toen in de atmosfeer van de aarde werd gevonden. De naam hiervan

element herinnert aan de geschiedenis van zijn ontdekking: het woord helium betekent in vertaling "zonne".

Vanwege de vergelijkende eenvoud en veelzijdigheid is spectrale analyse de belangrijkste methode voor het controleren van de samenstelling van een stof in de metallurgie, machinebouw en de nucleaire industrie. Spectrale analyse wordt gebruikt om de chemische samenstelling van ertsen en mineralen te bepalen.

De samenstelling van complexe, voornamelijk organische, mengsels wordt geanalyseerd aan de hand van hun moleculaire spectra.

Spectrale analyse kan niet alleen worden uitgevoerd door de emissiespectra, maar ook door de absorptiespectra. Het zijn de absorptielijnen in het spectrum van de zon en de sterren die het mogelijk maken om de chemische samenstelling van deze hemellichamen te bestuderen. Het helder oplichtende oppervlak van de zon - de fotosfeer - geeft een continu spectrum. De zonneatmosfeer absorbeert selectief licht van de fotosfeer, wat leidt tot het verschijnen van absorptielijnen tegen de achtergrond van het continue spectrum van de fotosfeer.

Maar de atmosfeer van de zon zelf straalt licht uit. Tijdens zonsverduisteringen, wanneer de zonneschijf wordt bedekt door de maan, zijn de spectrumlijnen omgekeerd. In plaats van absorptielijnen in het zonnespectrum flakkeren emissielijnen op.

In de astrofysica wordt spectrale analyse niet alleen begrepen om de chemische samenstelling van sterren, gaswolken, enz.

andere fysieke kenmerken van deze objecten: temperatuur, druk, bewegingssnelheid, magnetische inductie.

Het is belangrijk om te weten waar de lichamen om ons heen van gemaakt zijn. Er zijn veel methoden uitgevonden om hun samenstelling te bepalen. Maar de samenstelling van sterren en sterrenstelsels kan alleen worden gevonden door spectrale analyse.

Express-methoden van ASA worden veel gebruikt in de industrie, landbouw, geologie en vele andere gebieden van de nationale economie en wetenschap. ASA speelt een belangrijke rol in nucleaire engineering, de productie van zuivere halfgeleidermaterialen, supergeleiders, enz. Meer dan 3/4 van alle analyses in de metallurgie worden uitgevoerd met behulp van ASA-methoden. Operationeel (binnen 2-3 min) controle tijdens het smelten in de productie van open haarden en converters. In de geologie en geologische verkenning worden jaarlijks ongeveer 8 miljoen analyses uitgevoerd om afzettingen te evalueren. ASA wordt gebruikt voor milieubescherming en bodemanalyse, in forensische wetenschap en geneeskunde, zeebodemgeologie en de studie van de samenstelling van de bovenste atmosfeer, wanneer

scheiding van isotopen en bepaling van de ouderdom en samenstelling van geologische en archeologische objecten, etc.

Spectrale analyse wordt dus gebruikt in bijna alle belangrijke gebieden van menselijke activiteit. Spectrale analyse is dus een van de belangrijkste aspecten van de ontwikkeling van niet alleen wetenschappelijke vooruitgang, maar ook van de standaard van het menselijk leven.

Literatuur

Zaidel AN, Grondbeginselen van spectrale analyse, M., 1965,

Spectrale analysemethoden, M, 1962;

Chulanovsky VM, Inleiding tot moleculaire spectrale analyse, M. - L., 1951;

Rusanov AK, Grondbeginselen van kwantitatieve spectrale analyse van ertsen en mineralen. M., 1971

Het artikel gaat over de definitie en soorten spectrum, belicht de toepassingsgebieden van spectroscopie en beschrijft ook de studie van een onbekende vaste stof en de soorten spectra die hiervoor worden gebruikt.

Wat is spectrum?

Over het algemeen zet deze vraag de lezer in deze vorm ertoe aan om natuurkundelessen en eindeloze formules te onthouden. Dit concept omvat echter veel meer variatie en gaat verder dan het schoolcurriculum. Een spectrum is dus een verdeling van waarden van een bepaalde hoeveelheid (soms een concept). Natuurlijk betekent magnitude vaak specifieke massa, energie en golflengte. Maar er zijn ook totaal verschillende distributies. Een vrouw weet bijvoorbeeld hoe ze twee gerechten moet bereiden - dit is haar culinaire spectrum. Of een man kan wel koffie, compote, thee drinken, maar accepteert geen alcohol, waardoor zijn aanbod aan dranken beperkt is. Dat wil zeggen, er zijn soorten spectra die totaal niets met wetenschap te maken hebben. Natuurkunde speelt in bovenstaande voorbeelden geen enkele rol.

Elektromagnetische schaal

Meestal horen mensen dit concept echter als het gaat om wetenschap (in het bijzonder de elektromagnetische schaal). Waar komen elektromagnetische golven vandaan? Het eigenlijke mechanisme van hun optreden is nog steeds een mysterie. Over het algemeen is het gebied van niet deeltjes, maar van velden erg mysterieus. Het is echter bekend dat elektromagnetische velden (en dus golven) ontstaan ​​in de aanwezigheid van een lading die in de ruimte beweegt. En afhankelijk van wat het is en hoe het beweegt, verschijnen er verschillende soorten straling op de elektromagnetische schaal. Het spectrum wordt in dit geval beschouwd afhankelijk van de golflengte. Bedenk dat deze term wordt opgevat als de minimale afstand tussen identieke fasen van naburige storingen (als het eenvoudiger is, tussen opeenvolgende maxima of minima). Radiogolven hebben de langste golflengten en gammastraling de kleinste. Wat het menselijk oog ziet, is slechts een klein deel van het hele bereik en bevindt zich dichter bij het begin van de schaal. Daarom verschillen de soorten spectra voornamelijk in golflengte of frequentie.

spectroscopie

In het cognitieve gedeelte van dit artikel zijn enkele basisconcepten beschreven. Het belangrijkste in elk onderzoek is echter de relevantie ervan.

Met andere woorden, het bereik. In dit deel lopen alle soorten spectra voorop. Ze worden overal gebruikt: van forensisch onderzoek tot het maken van nieuwe stoffen, van biologie tot interstellaire ruimte. De wetenschap die zich op dit natuurkundige concept richt, zoals de lezer waarschijnlijk al begreep, wordt spectroscopie genoemd. Op dit moment worden de soorten spectra (respectievelijk spectrale analyse) onderscheiden volgens verschillende criteria.

Spectrumtypen

Zoals gezegd is het eerste criterium de golflengte. Bedenk dat de frequentie van de golf omgekeerd evenredig is met de lengte - deze concepten zijn continu gerelateerd. Volgens de gebieden op de elektromagnetische schaal zijn er radio-, ultraviolette, zichtbare, infrarood- en röntgenspectra. Het tweede criterium is de geometrie van het experiment. De reflectie en transmissie van het spectrum kan fundamenteel anders zijn.

Verschilanalyse kan veel vertellen over de onderzochte stof. Zo werden bijvoorbeeld conclusies getrokken over de samenstelling en dichtheid van de ringen van Saturnus.

Lijnen en strepen

De grap over een bolvormig paard in een vacuüm is maar een halve grap. Vijftig procent, zo niet de meeste fysieke concepten in de natuur bestaan ​​niet in hun pure vorm. Daarom is het volgende criterium, dat de soorten spectra scheidt, voorwaardelijk. Eén ideaal atoom (of molecuul) van een stof in een absoluut vacuüm geeft een distributie van elektromagnetische signalen die bestaat uit dunne lijnen. Deze omstandigheden zijn onpraktisch, maar niettemin worden zeer smalle banden met afzonderlijke componenten die van binnen niet te onderscheiden zijn, als een lijnenspectrum beschouwd. In de regel is het een reeks staven van verschillende hoogte (het geeft de intensiteit aan) bij de overeenkomstige golflengten. Er zijn echter ook andere soorten spectra, die streperig worden genoemd: elke lijn heeft brede, vage randen.

Blauwe lucht

Elke vier jaar stelt zich de vraag waarom de lucht blauw is. Het antwoord is tegelijkertijd eenvoudig en complex: het heeft zo'n kleur, omdat micro-oscillaties (fluctuaties genoemd) van de aardatmosfeer van het hele zonnespectrum alleen het corresponderende golflengtebereik verstrooien. Al het andere wordt (in grotere mate) geabsorbeerd of gereflecteerd.

Dit is een ander criterium. Dat wil zeggen, er zijn absorptie-, emissie- en verstrooiingsspectra. Het onderzoek van elk geeft zijn resultaten. Maar de belangrijkste informatie over een stof wordt gedragen door verschillende soorten emissiespectra. Ze geven een eenduidig ​​antwoord op wat en in welke hoeveelheid in de onderzochte stof aanwezig is. De andere twee typen laten de complexiteit van de structuur zien en de manieren waarop de afzonderlijke delen met elkaar in wisselwerking staan.

Maansteen

Voor wat en welk spectrum verantwoordelijk is, zullen we laten zien aan de hand van het voorbeeld van een kasseien afgeleverd vanaf de maan. Als een steen met verschillende manipulaties wordt gemaakt om te gloeien, zal het resulterende spectrum ondubbelzinnig laten zien welke chemische elementen van het Mendelejev-systeem erin zitten. Andere procedures zijn in staat om de concentraties van de gedetecteerde elementen uit dezelfde spectra te extraheren. Een vaste stof en zijn eigenschappen worden echter niet alleen bepaald door waaruit het bestaat, maar ook door hoe deze afzonderlijke elementaire delen zich ten opzichte van elkaar bevinden. Het klassieke voorbeeld is grafiet en diamant. In beide gevallen is het natuurlijke koolstof. Maar atomen zijn op verschillende manieren gebonden - en we krijgen zeer zachte en hardste natuurlijke materialen. Waarom inheems? Want hij is ook de basis van het leven. Trouwens, naast de genoemde vormen zijn er ook fullerenen, nanobuisjes en het recent ontdekte grafeen, waarvoor wetenschappers de Nobelprijs ontvingen. Toegegeven, in het laatste geval is het de moeite waard om te reserveren dat de stof tweedimensionaal is, dit verandert het hele concept van dunne lagen stoffen aanzienlijk. Dus verstrooiingsspectroscopie zal vertellen over de structuur van een vaste stof, over de mineralen die het bevat. Ramanlijnen bijvoorbeeld (indien correct geïnterpreteerd) tot enkele eenheidscellen bepalen de structuur van een kristal. Maar de analyse van de absorptierand, of liever, de details ervan: de hellingshoek, de aanwezigheid van anomalieën in de vorm van een afwijking van de lineaire vorm, helpt om de mate van harmonie van deze structuur te vinden, dat wil zeggen om te laten zien welke kristallen in de steen van de maan zijn helder of de substantie is bijna amorf?

Volgens deze gegevens berekenen experts de oorsprong van de steensubstantie, evenals de metamorfose van de rotsen waaruit het bestaat.

Digitale wereld

Moderniteit is ondenkbaar zonder digitale technologieën. En, belangrijker nog, niet de snelheid van processors of het aantal gigabytes RAM, maar signaalversleuteling. Dit is natuurlijk vooral belangrijk voor die gebieden waar vertrouwelijkheid vereist is - in het bankwezen, persoonlijke communicatie via internet. Maar zelfs een eenvoudige opname van een film op schijf is versleuteling. De laser brandt immers geen plaatjes, maar nullen en enen. Mensen die werken op het gebied van het maken en verwerken van foto's weten hoeveel een afbeelding "weegt" in zijn oorspronkelijke formaat. Voor niet-ingewijden zullen we het geheim onthullen: veel. Omdat elke pixel zijn eigen tint en lichtheid krijgt toegewezen. Maar de gebruikelijke jpeg, tiff of zelfs bmp nemen veel minder ruimte in beslag op de opslagmedia, terwijl de zichtbare kwaliteit niet slechter is.

Dus wat is het geheim? Het antwoord is de soorten signaalspectra en opties voor de compressie ervan. Fourier bewees dat elk signaal met een voldoende hoge nauwkeurigheid kan worden ontleed in een aantal functies. Zo weerspiegelt elke pixel van de gebruikelijke fotoformaten niet de direct vaste verf, maar het spectrum van het signaal. Sommige videoformaten gebruiken geen Fourier, maar een wavelet-transformatie om kleine delen van enen en nullen te decoderen tot een specifiek beeld. Als u dus een heel klein (minder dan één procent) deel van de afbeelding hebt verloren, kunt u de hoeveelheid ruimte op een schijf of flashkaart aanzienlijk, soms honderdvoudig, verminderen.

Ministerie van Onderwijs en Wetenschappen
Republiek Kazachstan

Staatsuniversiteit van Karaganda
vernoemd naar E.A. Boeketova

Faculteit Natuurkunde

Afdeling Optica en Spectroscopie

cursus werk

over het onderwerp:

Spectra. MET spectrumanalyse en de toepassing ervan.

Voorbereid door:

leerling van groep FTRF-22

Akhtarjev Dmitry.

Gecontroleerd:

docent

Kusenova Asiya Sabirgalievna

Karaganda - 2003
Plan

Invoering

1. Energie in het spectrum

2. Soorten spectra

3. Spectrale analyse en de toepassing ervan

4. Spectrale apparaten

5. Spectrum van elektromagnetische straling

Conclusie

Lijst met gebruikte literatuur

Invoering

De studie van het lijnenspectrum van een stof maakt het mogelijk om te bepalen uit welke chemische elementen deze bestaat en hoeveel elk element in een bepaalde stof zit.

Het kwantitatieve gehalte van een element in een testmonster wordt bepaald door de intensiteit van afzonderlijke lijnen van het spectrum van dit element te vergelijken met de intensiteit van lijnen van een ander chemisch element, waarvan het kwantitatieve gehalte in het monster bekend is.

De methode om de kwalitatieve en kwantitatieve samenstelling van een stof te bepalen aan de hand van zijn spectrum wordt spectrale analyse genoemd. Spectrale analyse wordt veel gebruikt bij het zoeken naar mineralen om de chemische samenstelling van ertsmonsters te bepalen. In de industrie maakt spectrale analyse het mogelijk om de samenstelling van legeringen en onzuiverheden die in metalen worden geïntroduceerd te controleren om materialen met gespecificeerde eigenschappen te verkrijgen.

De voordelen van spectrale analyse zijn hoge gevoeligheid en snelheid van het verkrijgen van resultaten. Met behulp van spectrale analyse is het mogelijk om in een monster met een gewicht van 6 * 10-7 g de aanwezigheid van goud met een massa van slechts 10-8 g te detecteren.Bepaling van de staalsoort door spectrale analyse kan in enkele tientallen seconden.

Met spectrale analyse kun je de chemische samenstelling bepalen van hemellichamen die zich op een afstand van miljarden lichtjaren van de aarde bevinden. De chemische samenstelling van de atmosferen van planeten en sterren, koud gas in de interstellaire ruimte wordt bepaald uit de absorptiespectra.

Door de spectra te bestuderen, konden wetenschappers niet alleen de chemische samenstelling van hemellichamen bepalen, maar ook hun temperatuur. De verplaatsing van de spectraallijnen kan worden gebruikt om de bewegingssnelheid van een hemellichaam te bepalen.

Energie in het spectrum.

De lichtbron moet energie verbruiken. Licht is elektromagnetische golven met een golflengte van 4 * 10 -7 - 8 * 10 -7 m. Elektromagnetische golven worden uitgezonden tijdens de versnelde beweging van geladen deeltjes. Deze geladen deeltjes maken deel uit van de atomen. Maar zonder te weten hoe het atoom is opgebouwd, kan er niets betrouwbaars worden gezegd over het mechanisme van straling. Het is alleen duidelijk dat er geen licht in het atoom is, net zoals er geen geluid is in de pianosnaar. Net als een snaar die pas begint te klinken nadat de hamer is aangeslagen, geven atomen pas licht nadat ze zijn opgewonden.

Om een ​​atoom te laten stralen, moet er energie aan worden overgedragen. Stralend verliest het atoom de ontvangen energie en voor de continue gloed van de substantie is een instroom van energie naar zijn atomen van buitenaf noodzakelijk.

Warmtestraling. De eenvoudigste en meest voorkomende vorm van straling is warmtestraling, waarbij de energieverliezen van atomen voor de emissie van licht worden gecompenseerd door de energie van de thermische beweging van atomen of (moleculen) van het emitterende lichaam. Hoe hoger de lichaamstemperatuur, hoe sneller de atomen bewegen. Wanneer snelle atomen (moleculen) met elkaar botsen, wordt een deel van hun kinetische energie omgezet in de excitatie-energie van atomen, die vervolgens licht uitstralen.

De warmtebron van straling is de zon, evenals een gewone gloeilamp. De lamp is een zeer handige maar goedkope bron. Slechts ongeveer 12% van alle energie die vrijkomt door elektrische stroom in een lamp wordt omgezet in lichtenergie. De warmtebron van licht is een vlam. De roetkorrels worden verwarmd door de energie die vrijkomt bij de verbranding van de brandstof en geven licht af.

Elektroluminescentie. De energie die atomen nodig hebben om licht uit te zenden, kan ook worden geleend van niet-thermische bronnen. Bij een ontlading in gassen verleent het elektrische veld grote kinetische energie aan de elektronen. Snelle elektronen botsen met atomen. Een deel van de kinetische energie van elektronen gaat naar de excitatie van atomen. Opgewonden atomen geven energie af in de vorm van lichtgolven. Hierdoor gaat de ontlading in het gas gepaard met een gloed. Dit is elektroluminescentie.

Kathodoluminescentie. De gloed van vaste stoffen veroorzaakt door het bombardement ervan met elektronen wordt kathodoluminescentie genoemd. Dankzij kathodoluminescentie gloeien de schermen van kathodestraalbuizen van televisies.

Chemiluminescentie. Bij sommige chemische reacties die plaatsvinden met het vrijkomen van energie, wordt een deel van deze energie direct besteed aan de emissie van licht. De lichtbron blijft koud (bij omgevingstemperatuur). Dit fenomeen wordt chemiluminescentie genoemd.

Fotoluminescentie. Licht dat op een stof valt, wordt gedeeltelijk gereflecteerd en gedeeltelijk geabsorbeerd. De energie van het geabsorbeerde licht veroorzaakt in de meeste gevallen alleen verwarming van lichamen. Sommige lichamen beginnen echter zelf direct te gloeien onder invloed van de straling die erop invalt. Dit is fotoluminescentie. Licht prikkelt de atomen van een stof (verhoogt hun interne energie), waarna ze zelf gaan gloeien. Zo geven de gloeiende verven die op veel kerstboomversieringen worden gebruikt, licht af nadat ze zijn bestraald.

Het door fotoluminescentie uitgezonden licht heeft in de regel een langere golflengte dan het licht dat luminescentie opwekt. Dit kan experimenteel worden waargenomen. Als je een lichtstraal richt die door een violet-lichtfilter gaat naar een vat met fluoresceïtis (organische kleurstof), dan begint deze vloeistof groen-geel licht te gloeien, dat wil zeggen licht met een langere golflengte dan dat van violet licht.

Het fenomeen fotoluminescentie wordt veel gebruikt in fluorescentielampen. De Sovjet-fysicus SI Vavilov stelde voor om het binnenoppervlak van de ontladingsbuis te bedekken met stoffen die helder kunnen gloeien onder invloed van kortgolvige straling van een gasontlading. Fluorescentielampen zijn ongeveer drie tot vier keer zuiniger dan conventionele gloeilampen.

De belangrijkste soorten straling en de bronnen die ze veroorzaken worden opgesomd. De meest voorkomende stralingsbronnen zijn thermisch.

Verdeling van energie in het spectrum. Geen van de bronnen geeft monochromatisch licht, dat wil zeggen licht met een strikt gedefinieerde golflengte. Experimenten met de ontleding van licht in een spectrum met behulp van een prisma, maar ook experimenten met interferentie en diffractie, overtuigen ons hiervan.

De energie die het licht van de bron met zich meedraagt, wordt op een bepaalde manier verdeeld over de golven van alle lengtes waaruit de lichtstraal bestaat. Men kan ook zeggen dat energie verdeeld is over frequenties, aangezien er een eenvoudige relatie is tussen golflengte en frequentie: ђv = c.

De fluxdichtheid van elektromagnetische straling, of intensiteit /, wordt bepaald door de energie & W bij alle frequenties. Om de frequentieverdeling van straling te karakteriseren, moet een nieuwe grootheid worden ingevoerd: de intensiteit per eenheid frequentie-interval. Deze waarde wordt de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit genoemd.

De spectrale stralingsfluxdichtheid kan experimenteel worden gevonden. Om dit te doen, is het noodzakelijk om met behulp van een prisma een stralingsspectrum te verkrijgen, bijvoorbeeld een elektrische boog, en de dichtheid te meten van de stralingsflux die valt op kleine spectrale intervallen met de breedte Av.

Je kunt niet op het oog vertrouwen bij het beoordelen van de verdeling van energie. Het oog heeft een selectieve gevoeligheid voor licht: de maximale gevoeligheid ligt in het geelgroene gebied van het spectrum. Het is het beste om te profiteren van de eigenschap van een zwart lichaam om licht van alle golflengten bijna volledig te absorberen. In dit geval veroorzaakt de energie van straling (d.w.z. licht) verwarming van het lichaam. Daarom is het voldoende om de temperatuur van het lichaam te meten en daaruit de hoeveelheid energie te beoordelen die per tijdseenheid wordt geabsorbeerd.

Een gewone thermometer heeft te weinig gevoeligheid om met succes in dergelijke experimenten te worden gebruikt. Er zijn gevoeligere temperatuurmeetinstrumenten nodig. Je kunt een elektrische thermometer nemen, waarin het gevoelige element is gemaakt in de vorm van een dunne metalen plaat. Deze plaat moet bedekt zijn met een dun laagje roet, dat licht van elke golflengte bijna volledig absorbeert.

De warmtegevoelige plaat van het apparaat moet op een of andere plaats van het spectrum worden geplaatst. Het gehele zichtbare spectrum van lengte l van rode tot violette stralen komt overeen met het frequentiebereik van v cr tot y f. De breedte komt overeen met een klein interval Av. Door de zwarte plaat van het apparaat te verwarmen, kan men de dichtheid beoordelen van de stralingsflux die valt op het frequentie-interval Av. Als we de plaat langs het spectrum bewegen, zien we dat de meeste energie zich in het rode deel van het spectrum bevindt, en niet geelgroen, zoals het lijkt.

Op basis van de resultaten van deze experimenten is het mogelijk een curve te construeren van de afhankelijkheid van de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit van de frequentie. De spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit wordt bepaald aan de hand van de temperatuur van de plaat en de frequentie is gemakkelijk te vinden als het instrument dat wordt gebruikt voor de ontleding van licht is gegradueerd, dwz als bekend is tot welke frequentie een bepaald deel van het spectrum komt overeen.

Door langs de abscis de waarden van de frequenties uit te zetten die overeenkomen met de middelpunten van de intervallen Av, en langs de ordinaat de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit, krijgen we een reeks punten waardoor een vloeiende curve kan worden getekend. Deze curve geeft een visuele weergave van de verdeling van energie en het zichtbare deel van het spectrum van de elektrische boog.

Soorten spectra.

De spectrale samenstelling van de straling van verschillende stoffen is zeer divers. Maar desondanks kunnen alle spectra, zoals de ervaring leert, worden onderverdeeld in drie typen die erg van elkaar verschillen.

Continue spectra.

Het zonne- of booglampspectrum is continu. Dit betekent dat alle golflengten in het spectrum vertegenwoordigd zijn. Er zijn geen breuken in het spectrum en op het spectrograafscherm zie je een stevige veelkleurige strook.

De verdeling van energie over frequenties, dwz de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit, is voor verschillende lichamen verschillend. Een lichaam met een heel zwart oppervlak zendt bijvoorbeeld elektromagnetische golven uit van alle frequenties, maar de afhankelijkheid van de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit van de frequentie heeft bij een bepaalde frequentie een maximum. De stralingsenergie bij zeer lage en zeer hoge frequenties is verwaarloosbaar. Naarmate de temperatuur stijgt, verschuift het maximum van de spectrale stralingsdichtheid naar korte golven.

Continue (of continue) spectra, zoals de ervaring leert, geven lichamen in een vaste of vloeibare toestand, evenals sterk gecomprimeerde gassen. Om een ​​continu spectrum te verkrijgen, moet het lichaam tot een hoge temperatuur worden verwarmd.

De aard van het continue spectrum en het bestaan ​​ervan worden niet alleen bepaald door de eigenschappen van individuele emitterende atomen, maar zijn ook sterk afhankelijk van de interactie van atomen met elkaar.

Lijn spectra.

Laten we een stuk asbest toevoegen dat bevochtigd is met een oplossing van gewoon keukenzout in de bleke vlam van een gasbrander. Bij het observeren van een vlam door een spectroscoop, zal een felgele lijn flitsen tegen de achtergrond van een nauwelijks waarneembaar continu spectrum van de vlam. Deze gele lijn wordt geproduceerd door natriumdamp, die wordt gevormd wanneer tafelzoutmoleculen in een vlam afbreken. De spectroscoop toont ook een palissade van gekleurde lijnen van verschillende helderheid, gescheiden door brede donkere strepen. Dergelijke spectra worden genoemd regeerde... De aanwezigheid van een lijnenspectrum betekent dat een stof alleen licht uitzendt op zeer specifieke golflengten (meer precies, in bepaalde zeer smalle spectrale intervallen). Elk van de lijnen heeft een eindige breedte.

Lijnspectra geven alle stoffen in gasvormige atomaire ( maar niet moleculair) voorwaarde. In dit geval zenden atomen licht uit, die praktisch geen interactie met elkaar hebben. Dit is het meest fundamentele, basale type spectra.

Geïsoleerde atomen van een bepaald chemisch element zenden strikt gedefinieerde golflengten uit.

Om lijnspectra waar te nemen, wordt meestal gebruik gemaakt van de gloed van een stofdamp in een vlam of de gloed van een gasontlading in een buis gevuld met een testgas.

Met een toename van de dichtheid van het atomaire gas, worden individuele spectraallijnen breder en, ten slotte, bij een zeer hoge gasdichtheid, wanneer de interactie van atomen significant wordt, overlappen deze lijnen elkaar en vormen ze een continu spectrum.

Gestreepte spectra.

Het gestreepte spectrum bestaat uit afzonderlijke strepen, gescheiden door donkere gaten. Met een zeer goed spectraal apparaat kan worden vastgesteld dat elke band een verzameling is van een groot aantal zeer dicht bij elkaar gelegen lijnen. In tegenstelling tot lijnspectra worden streepspectra niet gecreëerd door atomen, maar door moleculen die niet of zwak aan elkaar zijn gebonden.
Om moleculaire spectra waar te nemen, maar ook om lijnspectra waar te nemen, wordt meestal de gloed van damp in een vlam of de gloed van een gasontlading gebruikt.

Absorptie spectra.

Alle stoffen, waarvan de atomen zich in een aangeslagen toestand bevinden, zenden lichtgolven uit waarvan de energie op een bepaalde manier over de golflengten wordt verdeeld. De absorptie van licht door een stof is ook afhankelijk van de golflengte. Zo zendt rood glas golven uit die overeenkomen met rood licht (l »8 · 10 -5 cm), en absorbeert de rest.

Als wit licht door een koud, niet-emitterend gas wordt geleid, verschijnen er donkere lijnen tegen de achtergrond van het continue spectrum van de bron. Een gas absorbeert het meest intensief het licht van precies die golflengten die het uitzendt in een sterk verwarmde toestand. De donkere lijnen tegen de achtergrond van het continue spectrum zijn absorptielijnen die samen een absorptiespectrum vormen.

Er zijn continue, lijn- en strookspectra van straling en hetzelfde aantal soorten absorptiespectra.

Het is belangrijk om te weten waar de lichamen om ons heen van gemaakt zijn. Er zijn veel methoden uitgevonden om hun samenstelling te bepalen. Maar de samenstelling van sterren en sterrenstelsels kan alleen worden gevonden door spectrale analyse.

Spectrale analyse en zijn toepassingen

Lijnspectra spelen een bijzonder belangrijke rol omdat hun structuur direct gerelateerd is aan de structuur van het atoom. Deze spectra worden immers gecreëerd door atomen die geen invloeden van buitenaf ervaren. Daarom, door kennis te maken met de lijnspectra, zetten we daarmee de eerste stap naar het bestuderen van de structuur van atomen. Door deze spectra te observeren, konden wetenschappers in het atoom "kijken". Hier komt de optica in nauw contact met de atoomfysica.

De belangrijkste eigenschap van lijnspectra is dat: de golflengten (of frequenties) van het lijnspectrum van een stof hangen alleen af ​​van de eigenschappen van de atomen van deze stof, maar zijn helemaal niet afhankelijk van de methode van excitatie van de gloed van de atomen... De atomen van elk chemisch element geven een spectrum dat niet vergelijkbaar is met de spectra van alle andere elementen: ze zijn in staat om een ​​strikt gedefinieerde reeks golflengten uit te zenden.

Op basis hiervan spectraalanalyse- een methode om de chemische samenstelling van een stof te bepalen aan de hand van zijn spectrum. Net als menselijke vingerafdrukken hebben lijnspectra een unieke persoonlijkheid. Het unieke van de patronen op de huid van de vinger helpt vaak om de boosdoener te vinden. Op dezelfde manier is het dankzij de individualiteit van de spectra mogelijk om de chemische samenstelling van het lichaam te bepalen. Met behulp van spectrale analyse is het mogelijk om dit element in de samenstelling van een complexe stof te detecteren, zelfs als de massa niet groter is dan 10 -10. Dit is een zeer gevoelige methode.

Een kwantitatieve analyse van de samenstelling van een stof door zijn spectrum is moeilijk, omdat de helderheid van de spectraallijnen niet alleen afhangt van de massa van de stof, maar ook van de methode van excitatie van de luminescentie. Bij lage temperaturen verschijnen bijvoorbeeld veel spectraallijnen helemaal niet. Als echter aan de standaardvoorwaarden voor de excitatie van luminescentie wordt voldaan, kan ook kwantitatieve spectrale analyse worden uitgevoerd.

Op dit moment zijn de spectra van alle atomen bepaald en zijn tabellen met spectra samengesteld. Met behulp van spectrale analyse werden veel nieuwe elementen ontdekt: rubidium, cesium, enz. Elementen kregen vaak een naam in overeenstemming met de kleur van de meest intense lijnen van het spectrum. Rubidium produceert dieprode, robijnrode lijnen. Het woord cesium betekent hemelsblauw. Dit is de kleur van de hoofdlijnen van het cesiumspectrum.

Met behulp van spectrale analyse leerden we de chemische samenstelling van de zon en de sterren. Andere analysemethoden zijn hier over het algemeen niet mogelijk. Het bleek dat sterren zijn samengesteld uit dezelfde chemische elementen die op aarde bestaan. Het is merkwaardig dat helium oorspronkelijk in de zon werd ontdekt en pas daarna in de atmosfeer van de aarde werd gevonden. De naam van dit element herinnert aan de geschiedenis van zijn ontdekking: het woord helium betekent in vertaling "zonne".

Vanwege de vergelijkende eenvoud en veelzijdigheid is spectrale analyse de belangrijkste methode voor het controleren van de samenstelling van een stof in de metallurgie, machinebouw en de nucleaire industrie. Spectrale analyse wordt gebruikt om de chemische samenstelling van ertsen en mineralen te bepalen.

De samenstelling van complexe, voornamelijk organische, mengsels wordt geanalyseerd aan de hand van hun moleculaire spectra.

Spectrale analyse kan niet alleen worden uitgevoerd door de emissiespectra, maar ook door de absorptiespectra. Het zijn de absorptielijnen in het spectrum van de zon en de sterren die het mogelijk maken om de chemische samenstelling van deze hemellichamen te bestuderen. Het helder oplichtende oppervlak van de zon - de fotosfeer - geeft een continu spectrum. De zonneatmosfeer absorbeert selectief licht van de fotosfeer, wat leidt tot het verschijnen van absorptielijnen tegen de achtergrond van het continue spectrum van de fotosfeer.

Maar de atmosfeer van de zon zelf straalt licht uit. Tijdens zonsverduisteringen, wanneer de zonneschijf wordt bedekt door de maan, zijn de spectrumlijnen omgekeerd. In plaats van absorptielijnen in het zonnespectrum flakkeren emissielijnen op.

In de astrofysica wordt onder spectrale analyse niet alleen verstaan ​​het bepalen van de chemische samenstelling van sterren, gaswolken, enz., maar ook om uit de spectra vele andere fysieke kenmerken van deze objecten te vinden: temperatuur, druk, bewegingssnelheid, magnetische inductie .

Naast astrofysica wordt spectrale analyse veel gebruikt in de forensische wetenschap om bewijsmateriaal op een plaats delict te onderzoeken. Spectrale analyse in de forensische wetenschap helpt ook om het moordwapen te bepalen en, in het algemeen, om enkele bijzonderheden van het misdrijf te onthullen.

Spectrale analyse wordt in de geneeskunde nog veel meer toegepast. Hier is de toepassing ervan erg goed. Het kan worden gebruikt voor diagnostiek, maar ook om vreemde stoffen in het menselijk lichaam te bepalen.

Spectrale analyse brengt niet alleen de wetenschap vooruit, maar ook de sociale sfeer van menselijke activiteit.

Spectrale analyse vereist speciale spectrale instrumenten, die we verder zullen bekijken.

Spectrale apparaten

Voor een nauwkeurige studie van spectra zijn eenvoudige apparaten als een smalle spleet die de lichtbundel begrenst en een prisma niet langer voldoende. Er zijn apparaten nodig die een duidelijk spectrum geven, dat wil zeggen apparaten die golven van verschillende golflengten goed scheiden en geen overlapping van afzonderlijke delen van het spectrum toestaan. Dergelijke apparaten worden spectrale apparaten genoemd. Meestal is het grootste deel van het spectrale apparaat een prisma of een diffractierooster.

Laten we eens kijken naar het schema van het apparaat van het prisma-spectrale apparaat. De onderzochte straling komt eerst in een deel van het instrument dat een collimator wordt genoemd. De collimator is een buis met aan het ene uiteinde een scherm met een smalle spleet en aan het andere uiteinde een opvanglens. De spleet bevindt zich op de brandpuntsafstand van de lens. Daarom komt een divergerende lichtbundel die vanuit de spleet op de lens valt, eruit in een parallelle bundel en valt op het prisma.

Omdat verschillende brekingsindices overeenkomen met verschillende frequenties, komen er parallelle bundels uit het prisma die niet in richting samenvallen. Ze vallen op de lens. Bij de brandpuntsafstand van deze lens bevindt zich een scherm - matglas of fotografische plaat. De lens focust parallelle stralenbundels op het scherm en in plaats van een enkel spleetbeeld wordt een hele reeks beelden verkregen. Elke frequentie (smal spectraal interval) heeft zijn eigen beeld. Al deze beelden vormen samen een spectrum.

Het beschreven apparaat wordt een spectrograaf genoemd. Als in plaats van de tweede lens en het scherm een ​​telescoop wordt gebruikt om de spectra visueel te observeren, wordt het apparaat een spectroscoop genoemd. Prisma's en andere onderdelen van spectrale instrumenten zijn niet noodzakelijkerwijs gemaakt van glas. In plaats van glas worden ook transparante materialen zoals kwarts, steenzout, etc. gebruikt.

Je hebt kennis gemaakt met een nieuwe grootheid - de spectrale dichtheid van de stralingsintensiteit. We hebben ontdekt wat er in de behuizing van het spectrale apparaat zit.

De spectrale samenstelling van de straling van stoffen is zeer divers. Maar desondanks kunnen alle spectra, zoals de ervaring leert, in drie typen worden verdeeld.

Spectrum van elektromagnetische straling

Eigenschappen van elektromagnetische straling. Elektromagnetische straling met verschillende golflengten heeft nogal wat verschillen, maar ze zijn allemaal van dezelfde fysieke aard, van radiogolven tot gammastraling. Alle soorten elektromagnetische straling vertonen in meer of mindere mate de eigenschappen van interferentie, diffractie en polarisatie die kenmerkend zijn voor golven. Tegelijkertijd vertonen alle soorten elektromagnetische straling in meer of mindere mate kwantumeigenschappen.

De mechanismen van hun optreden zijn gemeenschappelijk voor alle elektromagnetische straling: elektromagnetische golven met elke golflengte kunnen optreden tijdens de versnelde beweging van elektrische ladingen of tijdens de overgangen van moleculen, atomen of atoomkernen van de ene kwantumtoestand naar de andere. Harmonische oscillaties van elektrische ladingen gaan gepaard met elektromagnetische straling met een frequentie die gelijk is aan de frequentie van oscillaties van ladingen.

Radio golven. Bij trillingen die optreden met frequenties van 10 5 tot 10 12 Hz, treedt elektromagnetische straling op, waarvan de golflengten in het bereik van enkele kilometers tot enkele millimeters liggen. Dit deel van de schaal van elektromagnetische straling verwijst naar het bereik van radiogolven. Radiogolven worden gebruikt voor radiocommunicatie, televisie en radar.

Infrarood straling. Elektromagnetische straling met een golflengte kleiner dan 1-2 mm, maar meer dan 8 * 10-7 m, d.w.z. die tussen het bereik van radiogolven en het bereik van zichtbaar licht liggen, worden infraroodstraling genoemd.

Het gebied van het spectrum voorbij de rode rand werd voor het eerst experimenteel onderzocht in 1800. door de Engelse astronoom William Herschel (1738 - 1822). Herschel plaatste een thermometer met een zwartgeblakerde bal aan de rode rand van het spectrum en ontdekte een temperatuurstijging. De bol van de thermometer werd verwarmd door voor het oog onzichtbare straling. Deze straling werd infraroodstraling genoemd.

Infraroodstraling wordt uitgezonden door elk verwarmd lichaam. Bronnen van infraroodstraling zijn ovens, waterverwarmingsbatterijen, elektrische gloeilampen.

Met behulp van speciale apparaten kan infraroodstraling worden omgezet in zichtbaar licht en kunnen in volledige duisternis beelden van verwarmde objecten worden verkregen. Infraroodstraling wordt gebruikt om geverfde producten, muren en hout te drogen.

Zichtbaar licht. Zichtbaar licht (of gewoon licht) verwijst naar straling met een golflengte van ongeveer 8 * 10 -7 tot 4 * 10 -7 m, van rood tot violet licht.

De betekenis van dit deel van het spectrum van elektromagnetische straling in het menselijk leven is buitengewoon groot, omdat een persoon met behulp van het zicht bijna alle informatie over de wereld om hem heen ontvangt.

Licht is een voorwaarde voor de ontwikkeling van groene planten en dus een voorwaarde voor het bestaan ​​van leven op aarde.

Ultraviolette straling... In 1801 ontdekte de Duitse natuurkundige Johann Ritter (1776 - 1810), die het spectrum onderzocht, dat er achter de violette rand een gebied is dat wordt gecreëerd door stralen die onzichtbaar zijn voor het oog. Deze stralen tasten sommige chemische verbindingen aan. Onder invloed van deze onzichtbare stralen vindt ontleding van zilverchloride plaats, de luminescentie van kristallen van zinksulfide en enkele andere kristallen.

Elektromagnetische straling die onzichtbaar is voor het oog en een golflengte heeft die korter is dan die van violet licht, wordt ultraviolette straling genoemd. Ultraviolette straling verwijst naar elektromagnetische straling in het golflengtebereik van 4 * 10 -7 tot 1 * 10 -8 m.

Ultraviolette straling is in staat pathogene bacteriën te doden en wordt daarom veel gebruikt in de geneeskunde. Ultraviolette straling in de samenstelling van zonlicht veroorzaakt biologische processen die leiden tot verdonkering van de menselijke huid - bruin worden.

Gasontladingslampen worden in de geneeskunde gebruikt als bron van ultraviolette straling. De buizen van dergelijke lampen zijn gemaakt van kwarts, dat transparant is voor ultraviolette stralen; daarom worden deze lampen kwartslampen genoemd.

röntgenstralen... Als in een vacuümbuis een constante spanning van enkele tienduizenden volts wordt aangelegd tussen een verwarmde kathode die een elektron uitzendt en de anode, dan zullen de elektronen eerst worden versneld door het elektrische veld en vervolgens sterk worden vertraagd in het anodemateriaal bij interactie met zijn atomen. Wanneer snelle elektronen worden afgeremd in een stof of tijdens elektronenovergangen, ontstaan ​​op de binnenschillen van atomen elektromagnetische golven met een golflengte die korter is dan die van ultraviolette straling. Deze straling werd in 1895 ontdekt door de Duitse natuurkundige Wilhelm Roentgen (1845-1923). Elektromagnetische straling in het golflengtegebied van 10-14 tot 10-7 m wordt röntgenstraling genoemd.

Röntgenstralen zijn onzichtbaar voor het oog. Ze passeren zonder noemenswaardige absorptie door significante lagen van een stof die ondoorzichtig is voor zichtbaar licht. Röntgenstralen worden gedetecteerd door hun vermogen om een ​​bepaalde gloed van bepaalde kristallen te induceren en op fotografische film in te werken.

Het vermogen van röntgenstralen om door dikke lagen materie heen te dringen, wordt gebruikt om ziekten van menselijke inwendige organen te diagnosticeren. In de technologie worden röntgenstralen gebruikt om de interne structuur van verschillende producten, lassen, te controleren. Röntgenstralen hebben sterke biologische effecten en worden gebruikt om bepaalde ziekten te behandelen.

Gammastraling... Gammastraling wordt elektromagnetische straling genoemd die wordt uitgezonden door aangeslagen atoomkernen en voortkomt uit de interactie van elementaire deeltjes.

Gammastraling is de kortste golflengte van elektromagnetische straling (l < 10-10 meter). Het kenmerk is uitgesproken corpusculaire eigenschappen. Daarom wordt gammastraling meestal beschouwd als een stroom deeltjes - gammaquanta. In het gebied van golflengten van 10 -10 tot 10 -14 en de reeksen van röntgenstralen en gammastralen overlappen elkaar, in dit gebied zijn röntgenstralen en gammaquanta identiek van aard en verschillen ze alleen in oorsprong.

Conclusie

Aan het begin van de 19e eeuw. bleek dat boven (in golflengte) het rode deel van het zichtbare lichtspectrum onzichtbaar is voor het oog infrarood deel van het spectrum, en onder het violette deel van het zichtbare lichtspectrum bevindt zich een onzichtbare UV deel van het spectrum.

De golflengten van infraroodstraling liggen tussen

3 · 10 -4 tot 7,6 · 10 -7 m. De meest karakteristieke eigenschap van deze straling is het thermische effect. De bron van infrarood is elk lichaam. De intensiteit van deze straling is hoe hoger, hoe hoger de lichaamstemperatuur. Infraroodstraling wordt onderzocht met thermokoppels en bolometers. Het werkingsprincipe van nachtzichtapparaten is gebaseerd op het gebruik van infraroodstraling.

De golflengten van ultraviolette straling liggen tussen

4 · 10 -7 tot 6 · 10 -9 m. De meest karakteristieke eigenschap van deze straling is de chemische en biologische werking. Ultraviolette straling veroorzaakt het fenomeen foto-elektrisch effect, de gloed van een aantal stoffen ( fluorescentie en fosforescentie). Het doodt pathogene microben, veroorzaakt zonnebrand, enz.

In de wetenschap worden infrarood- en ultraviolette straling gebruikt om de moleculen en atomen van materie te bestuderen.

Op het scherm achter het brekingsprisma zijn de monochromatische kleuren in het spectrum in de volgende volgorde gerangschikt: rood (met de langste golflengte van de zichtbare lichtgolven lk = 7,6 10 -7 m en de laagste brekingsindex), oranje, geel, groen , blauw, blauw en violet (met de kortste golflengte in het zichtbare spectrum l f = 4 · 10 -7 m en de hoogste brekingsindex).

Spectrale analyse wordt dus gebruikt in bijna alle belangrijke gebieden van menselijke activiteit: in de geneeskunde, in de forensische wetenschap, in de industrie en andere industrieën die bestaan ​​voor het welzijn van de mensheid. Spectrale analyse is dus een van de belangrijkste aspecten van de ontwikkeling van niet alleen wetenschappelijke vooruitgang, maar ook van de standaard van het menselijk leven.

continue spectra

We weten dat met spectraal instrument(prisma of diffractierooster) je kunt lichtstralen die overeenkomen met verschillende golflengten "forceren" om te gaan in verschillende richtingen... Als alle golflengten in het licht worden weergegeven, krijgen we op het scherm continu spectrum, waarin alle kleuren van rood tot paars voorkomen, die vloeiend in elkaar overlopen (afb. 24.1).

Rijst. 24.2

Lichtintensiteitsverdeling over frequenties in het continue spectrum heeft het karakter getoond in Fig. 24.2. Naarmate de temperatuur stijgt, verschuift de maximale stralingsintensiteit naar hogere frequenties en naarmate de temperatuur daalt, naar lagere frequenties.

Dergelijke spectra worden gegeven door alle lichtgevende lichamen, als ze in stevig of vloeistof staat (bijvoorbeeld een gloeilamp). Zonlicht heeft, zoals we weten, ook een continu spectrum. Continue spectra geven ook sterk gecomprimeerde gassen.

We krijgen een heel ander beeld als we door een spectraal apparaat gaan dat het licht uitstraalt van het lichtgevende ijle gassen... Natriumdamp geeft bijvoorbeeld één felgele lijn (en dat is het!) (Fig. 24.3, 1). Het spectrum van atomaire waterstof geeft vier duidelijke lijnen (Fig. 24.3, 2), en het spectrum van helium - zeven lijnen (Fig. 24.3, 3). Je kunt het gas alleen laten gloeien door het te verhitten tot hoge temperaturen of door er een elektrische ontlading doorheen te leiden.

Spraktra, bestaande uit losse lijnen, heten regeerde. De ervaring leert dat lijnspectra ijle gassen geven in een atomaire (maar niet moleculaire) toestand. Het lijnenspectrum van elk chemisch element is strikt: individueel en komt niet overeen met het spectrum van enig ander element. In zekere zin lijkt het op vingerafdrukken van een persoon: net zoals je een crimineel kunt vinden aan de hand van vingerafdrukken, kun je de aanwezigheid van een bepaald element in de teststof achterhalen door de aanwezigheid van bepaalde lijnen in het spectrum.

Op basis hiervan spectrale analyse- een methode om de chemische samenstelling van een stof te bepalen aan de hand van zijn spectrum.

Op dit moment zijn de spectra van alle atomen bekend, daarom is het mogelijk om na het verkrijgen van het spectrum van een onbekende stof te bepalen welke elementen deel uitmaken van de gegeven stof. Merk op dat sommige elementen (helium, rubidium, cesium, thallium, indium, gallium) werden ontdekt met behulp van spectrale analyse. Het was door de methode van spectrale analyse dat wetenschappers de chemische samenstelling van de zon en de sterren konden vaststellen.

Lezer: Welke spectra geven moleculen opgebouwd uit meerdere atomen?

Het gestreepte spectrum bestaat uit afzonderlijke strepen, gescheiden door donkere gaten. Met een zeer goed spectraal apparaat kan worden vastgesteld dat elke band een verzameling is van een groot aantal zeer dicht bij elkaar gelegen lijnen.

absorptiespectra

We hebben ontdekt dat de atomen van elke stof in een aangeslagen (zeer verhitte) toestand lichtgolven uitzenden met een strikt gedefinieerde lengte. De vraag rijst: hoe zijn deze atomen? absorberen lichtgolven? Dat wil zeggen, wat zullen we zien als wit licht dat golven van enige lengte bevat, door een koud niet-emitterend gas wordt geleid?

Het experiment laat zien dat het gas juist die lichtgolven die het in sterk verhitte toestand uitzendt het meest intensief absorbeert. De donkere lijnen op de continue spectrumachtergrond zijn: absorptielijnen vormen absorptiespectrum:(zie Afbeelding 24.3, 4-6).

Solide en lijnenspectrum zijn concepten die uit de natuurkunde komen. In elk geval wordt verondersteld dat het de kleurinhoud van een bepaald traject en de eigenaardigheden van de interactie van moleculen analyseert.

Solide versus lijnspectrum: belangrijke verschillen

1. Het vaste spectrum vertegenwoordigt alle kleuren van de regenboog die gelijkmatig in elkaar over kunnen gaan. Als resultaat creëren ze een zonneschijnachtig wit.
2. Het lijnenspectrum straalt licht uit met speciale vlakken die alleen overeenkomen met bepaalde kleuren. Gebrek aan uniformiteit en risico op kleurvervorming worden verondersteld.

Wat zijn echter de continue en lijnspectra? Welk onderwijsmechanisme is in elk geval betrokken?

Lijnspectrum: wat is het?

Het lijnenspectrum bestaat uit: individuele monochromatische straling die niet aan elkaar kunnen grenzen. De aanwezigheid van intra-atomaire processen wordt aangenomen, waardoor golven worden gevormd, die in intensiteit verschillen.

Mogelijke verschillen tussen lijnspectra van elkaar:

• Het aantal opgenomen regels.
• Plaats.
• De mate van intensiteit van de kleurweergave.

Elk lijnenspectrum omvat afzonderlijke lichtlijnen verspreid over verschillende segmenten van hetzelfde spectrum. De kleur van de favoriete zichtbare lijn komt noodzakelijkerwijs overeen met een bepaalde kleur van dezelfde plaats in het geanalyseerde continue spectrum.

Het lijnenspectrum kan een groot aantal lijnen bevatten die zich in de volgende delen bevinden:

• Infrarood.
• Zichtbaar.
• Ultraviolet.

Tegelijkertijd zijn de lijnen regelmatig gerangschikt, dus er is geen chaos. Kleurlijnen creëren karakteristieke groepen, die gewoonlijk series worden genoemd.

Het lijnenspectrum wordt gevormd straling die de atomen uitzenden. In dit stadium is het ook noodzakelijk om het verschil te benadrukken met het gestreepte spectrum, dat wordt gevormd door straling van moleculen. Elk type atoom heeft een uniek spectrum op basis van specifieke golflengten. Deze functie leidt tot de spectrale analyse van stoffen.

Het lijnenspectrum van elk element omvat spectraallijnen die overeenkomen met stralen die afkomstig zijn van gloeiende dampen en gassen. De aanwezigheid van dergelijke lijnen is kenmerkend voor elk gedetecteerd element, daarom kunnen speciale analyses en onderzoeken worden uitgevoerd.

Het geregeerde spectrum is strikt individuele eigenschappen van een bepaald molecuul, en dit blijkt waar te zijn voor moleculen met verschillende samenstellingen en isomeren.

Het lijnenspectrum kan alleen onder bepaalde omstandigheden verschijnen: de energie van de bombarderende elektronen moet voldoende zijn om elektronen uit de diepste lagen te verwijderen. Bij dergelijke overgangen kan een röntgenfoton worden uitgezonden. Het is belangrijk op te merken dat de combinatie van dergelijke kleurlijnen het mogelijk maakt om een ​​reeks röntgenspectrum te creëren, die vervolgens wordt gebruikt in structurele röntgenanalyse.

Het lijnenspectrum omvat scherp afgebakende gekleurde lijnen die noodzakelijkerwijs van elkaar worden gescheiden door brede donkere gaten. In elke groep wordt de maximale convergentie van lijnen verondersteld, waardoor wordt aangenomen dat het mogelijk is om een ​​afzonderlijke strook van het interval van lichtgolflengten te zien. Desondanks kunnen lijnspectra alleen worden uitgezonden door individuele atomen, die geen enkele binding met elkaar aangaan, omdat de spectra van chemische elementen niet kunnen samenvallen. Deze nuance gaat ervan uit dat alle atomen van een bepaald chemisch element elektronische schillen met dezelfde structuur hebben, maar de elektronische schillen van chemische elementen zullen verschillen hebben.

Als het lijnenspectrum wordt gevormd op basis van een chemisch element van een monoatomisch gas, wordt een complexere structuur gegarandeerd. Een en hetzelfde element kan verschillende kleurspectra hebben, omdat ze worden bepaald door de manier waarop de luminescentie wordt opgewekt. In elk geval zijn voor de vorming van een lijnenspectrum speciale lijnen vereist, die overeenkomen met de stralen die worden uitgezonden door dampen, gassen.

Lijnspectra zijn smalle veelkleurige lijnen gescheiden door donkere gaten. Tegelijkertijd is de volgorde van de afwisseling vereist.

Continu spectrum: wat is het?

Een effen (continu) spectrum is een kleurenpalet dat wordt weergegeven als één effen strook. De transmissie van zonlicht door het gebruikte prisma wordt verondersteld. Alle kleuren worden weergegeven in een effen strook, die vloeiend in elkaar overgaat.

Een continu spectrum is kenmerkend voor zowel vaste als vloeibare stralingslichamen, die een temperatuur hebben van ongeveer enkele duizenden graden Celsius. Bovendien kan een continu spectrum worden verschaft door lichtgevende gassen of dampen als hun druk erg hoog is.

Spectra worden anders gezien als de lichtbron lichtgassen is, die verschillen in onbeduidende dichtheid. Deze gassen bevatten geïsoleerde atomen met minimale interactie. Gloed kan worden bereikt door het gas te verhitten tot een temperatuur van ongeveer tweehonderd graden Celsius.

Kleur, spectrum, interactie van atomen en moleculen zijn altijd met elkaar verbonden, wat de structurele consistentie van de fysieke wereld bevestigt.