방사선은 자연계에서 오랫동안 알려져 왔으며, 이는 알려진 모든 유형의 방사선(열복사, 반사, 광 산란 등)과 본질적으로 다릅니다. 이 방사선은 발광 방사선이며, 그 예로는 가시광선, 자외선 및 X선 방사선, 방사선 등을 조사할 때 신체의 빛이 될 수 있습니다. 다양한 유형의 여기의 영향으로 빛을 발할 수 있는 물질을 호출합니다. 형광체.
발광- 비평형 복사는 주어진 온도에서 신체의 열복사보다 초과되고 빛의 진동 기간보다 긴 지속 시간을 갖습니다. 이 정의의 첫 번째 부분은 0K 이상의 온도에서 모든 물체가 전자기파를 방출하고 그러한 복사는 열이기 때문에 발광은 열 복사가 아니라는 결론으로 이어집니다(§ 197 참조). 두 번째 부분은 발광이 빛의 반사 및 산란, 하전 입자의 브레름스트랄렁 방사선 등과 같은 광선 유형이 아니라는 것을 보여줍니다. 빛의 진동 주기는 약 10~15초이므로 광선을 분류할 수 있는 지속 시간은 다음과 같습니다. 발광 시간이 길어지면 약 10 -10초입니다. 징후
빛의 지속 시간을 통해 발광을 다른 비평형 과정과 구별할 수 있습니다. 따라서 이 기준에 기초하여 Vavilov-Cherenkov 방사선(§189 참조)이 발광에 기인할 수 없다는 것을 입증하는 것이 가능했습니다.
여기 방법에 따라 다음이 있습니다. 광발광(빛의 영향을 받아), 엑스레이 발광(엑스레이의 영향을 받아) 음극발광(전자의 영향을 받아), 전기발광(영향을 받고 전기장), 방사선발광(핵 방사선, 예를 들어 방사선, 중성자, 양성자에 의해 여기되는 경우) 화학발광(화학적 변형 중) 삼발광(설탕과 같은 특정 결정체를 갈아서 깨뜨릴 때) 글로우 지속 시간에 따라 일반적으로 구별됩니다. 형광(t10 -8초) 및 인광- 자극이 멈춘 후에도 눈에 띄는 시간 동안 지속되는 빛.
발광에 대한 최초의 정량적 연구는 100여 년 전에 수행되었습니다. J. 스톡스, 그는 1852년에 다음 규칙을 공식화했습니다. 발광 방사선의 파장은 항상 그것을 여기시킨 빛의 파장보다 큽니다(그림 326). 양자적 관점에서 스톡스의 법칙은 에너지가 hv입사 광자의 일부가 일부 비광학 프로세스에 부분적으로 소비됩니다.
hv=hv 루멘 +E,
어디서부터 v lum
발광의 주요 에너지 특성은 다음과 같습니다. 에너지 출력, 1924년 S.I. Vavilov에 의해 도입됨 - 완전히 조명되었을 때 형광체가 방출하는 에너지와 흡수되는 에너지의 비율입니다. 유기 인광체의 경우(형광 용액의 예 사용) 일반적으로 여기광의 파장 ℓ에 대한 에너지 출력 의 의존성이 그림 1에 나와 있습니다. 327. 그림에서 처음에는 가 ℓ에 비례하여 증가한 다음 최대값에 도달하면 추가 증가에 따라 빠르게 0으로 감소합니다. 에게(바빌로프의 법칙).다양한 형광체의 에너지 수율은 상당히 넓은 범위 내에서 다양하며 최대값은 약 80%에 이릅니다.
외부 불순물을 포함하여 인공적으로 제조된 결정으로서 효과적으로 발광하는 고체를 고체라고 합니다. 크리스탈 형광체.결정 형광체를 예로 들어 고체 밴드 이론의 관점에서 발광 발생 메커니즘을 살펴보겠습니다. 결정 인의 가전자대와 전도대 사이에는 활성화제의 불순물 수준이 있습니다(그림 328). ~에
활성화 원자가 에너지 hv를 갖는 광자를 흡수하면 불순물 준위의 전자가 전도대로 이동하여 활성화 이온과 만나 재결합할 때까지 결정 전체를 자유롭게 이동하여 다시 불순물 준위로 이동합니다. 재결합에는 발광 양자의 방출이 동반됩니다. 형광체의 발광 시간은 활성화 원자의 여기 상태의 수명에 따라 결정되며 일반적으로 수십억분의 1초를 초과하지 않습니다. 따라서 빛은 수명이 짧고 조사가 중단되면 거의 사라집니다.
장기간 발광(인광)이 발생하려면 결정 인에도 다음이 포함되어야 합니다. 캡처 센터 또는 트랩채워지지 않은 국소 준위(예: Jl 1 및 L 2)인 전자의 경우 전도대의 바닥 근처에 있습니다(그림 329). 불순물 원자, 간극의 원자 등에 의해 형성될 수 있습니다. 빛의 영향으로 활성화 원자가 여기됩니다. 즉, 불순물 수준의 전자가 전도대로 이동하여 자유로워집니다. 그러나 그들은 함정에 갇히게 되어 이동성을 잃고 결과적으로 활성화 이온과 재결합하는 능력을 잃게 됩니다. 트랩에서 전자를 방출하려면 전자가 격자의 열 진동 등을 통해 얻을 수 있는 특정 에너지를 소비해야 합니다. 트랩에서 방출된 전자는 전도대에 들어가 트랩에 다시 포획되거나 활성화 이온과 재결합할 때까지 결정을 따라 이동합니다.
후자의 경우에는 발광 방사선의 양이 나타납니다. 이 과정의 지속 시간은 트랩 내 전자의 체류 시간에 따라 결정됩니다.
발광 현상은 실제로 널리 사용됩니다. 예를 들어 발광 분석 -물질의 특징적인 빛을 통해 물질의 구성을 결정하는 방법입니다. 매우 민감한(약 10 -10 g/cm3) 이 방법을 사용하면 중요하지 않은 불순물의 존재를 감지할 수 있으며 생물학, 의학, 식품 산업 등의 가장 섬세한 연구에 사용됩니다. 발광 결함 감지기계 부품 및 기타 제품 표면의 가장 미세한 균열을 감지할 수 있습니다(검사 대상 표면은 발광 용액으로 덮여 있으며 제거 후에도 균열에 남아 있습니다).
형광체는 형광등에 사용되며 광학 양자 발생기(§ 233 참조) 및 신틸레이터(아래에서 설명)의 활성 매체이며 전자 광학 변환기(§ 169 참조)에 사용되며 비상 및 위장 조명을 만드는 데 사용됩니다. 다양한 장치의 발광 표시기 제조에 사용됩니다.
소개..........................................................................................................2
방사선 메커니즘...................................................................................................................3
스펙트럼의 에너지 분포................................................................................4
스펙트럼의 종류................................................................................................................6
스펙트럼 분석의 유형..........................................................................7
결론..........................................................................................................9
문학..........................................................................................................11
소개
스펙트럼은 빛을 구성 요소인 다양한 색상의 광선으로 분해하는 것입니다.
선 방출 또는 흡수 스펙트럼을 통해 다양한 물질의 화학적 조성을 연구하는 방법을 다음과 같이 부릅니다. 스펙트럼 분석.을 위한 스펙트럼 분석무시할 만큼의 양의 물질이 필요합니다. 속도와 민감도 덕분에 이 방법은 실험실과 천체물리학 모두에서 없어서는 안될 필수 요소가 되었습니다. 주기율표의 각 화학 원소는 해당 원소에 대해서만 선 방출 및 흡수 스펙트럼 특성을 방출하므로 물질의 화학적 조성을 연구하는 것이 가능합니다. 물리학자 키르히호프(Kirchhoff)와 분젠(Bunsen)은 1859년에 처음으로 그것을 만들려고 시도했습니다. 분광기.망원경의 한쪽 가장자리에서 잘라낸 좁은 슬릿을 통해 빛이 통과되었습니다(슬릿이 있는 이 파이프를 콜리메이터라고 함). 콜리메이터에서 광선은 내부에 검은 종이가 늘어선 상자로 덮인 프리즘에 떨어졌습니다. 프리즘은 슬릿에서 나오는 광선을 굴절시켰습니다. 결과는 스펙트럼이었습니다. 그 후 그들은 창문을 커튼으로 덮고 콜리메이터 슬릿에 불이 붙은 버너를 배치했습니다. 다양한 물질의 조각을 촛불 불꽃에 번갈아 넣고 두 번째 불꽃을 통해 살펴보았습니다. 망원경결과 스펙트럼에. 각 요소의 백열등 증기는 엄격하게 정의된 색상의 광선을 생성하고 프리즘은 이러한 광선을 엄격하게 정의된 위치로 편향시키므로 어떤 색상도 다른 요소를 가릴 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 이로 인해 물질의 스펙트럼을 사용하는 근본적으로 새로운 화학 분석 방법이 발견되었다는 결론이 나왔습니다. 1861년 이 발견을 바탕으로 키르히호프는 태양 채층에 여러 원소가 존재함을 증명하여 천체 물리학의 기초를 세웠습니다.
방사선 메커니즘
광원은 에너지를 소비해야 합니다. 빛은 4*10 -7 - 8*10 -7 m 파장의 전자기파입니다. 전자기파는 하전 입자의 가속된 움직임에 의해 방출됩니다. 이 하전 입자는 원자의 일부입니다. 그러나 원자가 어떻게 구성되어 있는지 알지 못하면 방사선 메커니즘에 대해 신뢰할 만한 말을 할 수 없습니다. 피아노 현에 소리가 없는 것처럼 원자 내부에는 빛이 없다는 것이 분명합니다. 망치로 두드려야 소리가 나기 시작하는 끈처럼 원자는 자극을 받은 후에야 빛을 낳습니다.
원자가 방출되기 시작하려면 에너지가 원자로 전달되어야 합니다. 방출할 때 원자는 받는 에너지를 잃으며, 물질이 지속적으로 빛나려면 외부에서 원자로 에너지가 유입되어야 합니다.
열복사.가장 간단하고 가장 일반적인 유형의 방사선은 열복사로, 빛을 방출하기 위해 원자가 손실한 에너지는 방출체의 원자 또는 (분자)의 열 운동 에너지로 보상됩니다. 체온이 높을수록 원자의 움직임이 빨라집니다. 빠른 원자(분자)가 서로 충돌하면 운동 에너지의 일부가 원자의 여기 에너지로 변환되어 빛을 방출합니다.
방사선의 열원은 태양과 일반 백열등입니다. 램프는 매우 편리하지만 비용이 저렴한 소스입니다. 램프에서 방출되는 전체 에너지의 약 12%만이 전기 충격, 빛 에너지로 변환됩니다. 빛의 열원은 불꽃입니다. 그을음 입자는 연료 연소 중에 방출되는 에너지로 인해 가열되어 빛을 방출합니다.
전기발광.빛을 방출하기 위해 원자가 필요로 하는 에너지는 비열원에서 나올 수도 있습니다. 가스 방전 중에 전기장은 전자에 큰 힘을 전달합니다. 운동 에너지. 빠른 전자는 원자와 충돌을 경험합니다. 전자의 운동 에너지의 일부는 원자를 자극합니다. 여기된 원자는 광파의 형태로 에너지를 방출합니다. 이로 인해 가스 방전에는 빛이 동반됩니다. 이것이 전기발광이다.
음극발광.불타는 듯한 빛깔 고체전자에 의한 충격으로 인해 발생하는 현상을 음극발광이라고 합니다. 음극선 발광 덕분에 텔레비전의 음극선관 화면이 빛납니다.
화학발광.에너지를 방출하는 일부 화학 반응에서는 이 에너지의 일부가 빛 방출에 직접 소비됩니다. 광원은 차가운 상태로 유지됩니다(온도가 환경). 이 현상을 화학발광이라고 합니다.
광발광.물질에 입사된 빛은 부분적으로 반사되고 부분적으로 흡수됩니다. 대부분의 경우 흡수된 빛의 에너지는 신체의 가열만을 유발합니다. 그러나 일부 신체 자체는 입사되는 방사선의 영향으로 직접 빛나기 시작합니다. 이것이 광발광이다. 빛은 물질의 원자를 자극하고(내부 에너지를 증가시킴) 그 후에 스스로 빛을 발합니다. 예를 들어, 많은 크리스마스 트리 장식을 덮고 있는 야광 페인트는 조사된 후 빛을 발산합니다.
축광 중에 방출되는 빛은 일반적으로 글로우를 여기시키는 빛보다 긴 파장을 갖습니다. 이는 실험적으로 관찰할 수 있다. 형석(유기염료)이 담긴 용기에 광선을 비추면,
보라색 빛 필터를 통과하면 이 액체는 녹색-노란색 빛, 즉 보라색 빛보다 더 긴 파장의 빛으로 빛나기 시작합니다.
광발광 현상은 형광등에 널리 사용됩니다. 소련 물리학자 S.I. Vavilov는 가스 방전의 단파 복사 작용에 따라 밝게 빛날 수 있는 물질로 방전관의 내부 표면을 덮을 것을 제안했습니다. 형광등은 기존 백열등에 비해 약 3~4배 더 경제적입니다.
방사선의 주요 유형과 방사선을 생성하는 소스가 나열되어 있습니다. 가장 일반적인 방사선원은 열입니다.
스펙트럼의 에너지 분포
굴절 프리즘 뒤에 있는 화면에는 스펙트럼의 단색이 다음과 같은 순서로 배열되어 있습니다: 빨간색(가시광선 파장 중 가장 긴 파장(k = 7.6(10-7m 및 가장 작은 굴절률)), 주황색, 노란색 , 녹색, 청록색, 파란색 및 보라색(가시 스펙트럼에서 가장 짧은 파장을 가짐(f = 4(10-7m 및 가장 높은 굴절률)). 어떤 광원도 단색광, 즉 엄격하게 정의된 파장의 빛을 생성하지 않습니다. 프리즘을 이용하여 빛을 스펙트럼으로 분해하는 실험과 간섭 및 회절에 관한 실험.
광원에서 빛이 전달하는 에너지는 광선을 구성하는 모든 길이의 파동에 일정한 방식으로 분산됩니다. 파장과 주파수 사이에는 간단한 관계가 있으므로 에너지가 주파수에 걸쳐 분포된다고 말할 수도 있습니다. v = c.
전자기 방사선의 자속 밀도 또는 강도 I는 모든 주파수에 기인하는 에너지 &W에 의해 결정됩니다. 방사선의 주파수 분포를 특성화하려면 단위 주파수 간격당 강도라는 새로운 양을 도입해야 합니다. 이 양을 방사선 강도의 스펙트럼 밀도라고 합니다.
스펙트럼 방사 플럭스 밀도는 실험적으로 찾을 수 있습니다. 이렇게 하려면 프리즘을 사용하여 전기 아크와 같은 복사 스펙트럼을 얻고 폭 Av의 작은 스펙트럼 간격에 해당하는 복사 자속 밀도를 측정해야 합니다.
에너지 분포를 추정하기 위해 눈에만 의존할 수는 없습니다. 눈은 빛에 대해 선택적인 민감도를 가지고 있습니다. 최대 민감도는 스펙트럼의 황록색 영역에 있습니다. 모든 파장의 빛을 거의 완전히 흡수하는 흑체의 특성을 활용하는 것이 가장 좋습니다. 이 경우 방사선 에너지(즉, 빛)는 신체를 가열시킵니다. 따라서 체온을 측정하여 단위 시간당 흡수되는 에너지량을 판단하는 데 활용하면 충분합니다.
일반 온도계는 너무 민감해서 이러한 실험에 성공적으로 사용할 수 없습니다. 온도를 측정하려면 더 민감한 장비가 필요합니다. 민감한 요소가 얇은 금속판 형태로 만들어진 전기 온도계를 사용할 수 있습니다. 이 판은 모든 파장의 빛을 거의 완전히 흡수하는 얇은 그을음 층으로 코팅되어야 합니다.
장치의 감열판은 스펙트럼의 한 위치 또는 다른 위치에 배치되어야 합니다. 빨간색에서 보라색 광선까지 길이가 l인 전체 가시 스펙트럼은 v cr에서 y f까지의 주파수 간격에 해당합니다. 너비는 작은 간격 Av에 해당합니다. 장치의 흑판을 가열함으로써 주파수 간격 Av당 복사속 밀도를 판단할 수 있습니다. 스펙트럼을 따라 판을 움직이면 눈에 보이는 것처럼 대부분의 에너지가 황록색이 아닌 스펙트럼의 빨간색 부분에 있음을 알 수 있습니다.
이러한 실험 결과를 바탕으로 주파수에 대한 복사 강도의 스펙트럼 밀도 의존성 곡선을 구성하는 것이 가능합니다. 복사 강도의 스펙트럼 밀도는 판의 온도에 따라 결정되며, 빛을 분해하는 데 사용되는 장치가 보정되면, 즉 스펙트럼의 특정 부분이 어떤 주파수에 해당하는지 알면 주파수를 찾는 것이 어렵지 않습니다. 에게.
가로축을 따라 간격 Av의 중간점에 해당하는 주파수 값을 플롯하고 세로축을 따라 복사 강도의 스펙트럼 밀도를 플롯하여 부드러운 곡선을 그릴 수 있는 여러 점을 얻습니다. 이 곡선은 에너지 분포와 전기 아크 스펙트럼의 가시적 부분을 시각적으로 표현합니다.
스펙트럼 장치.스펙트럼을 정확하게 연구하기 위해서는 광선을 제한하는 좁은 슬릿과 프리즘과 같은 간단한 장치만으로는 더 이상 충분하지 않습니다. 명확한 스펙트럼을 제공하는 장비, 즉 서로 다른 길이의 파동을 잘 분리할 수 있고 스펙트럼의 개별 부분이 겹치는 것을 허용하지 않는 장비가 필요합니다. 이러한 장치를 스펙트럼 장치라고 합니다. 대부분 스펙트럼 장치의 주요 부분은 프리즘 또는 회절 격자입니다.
프리즘 스펙트럼 장치의 설계 다이어그램을 고려해 보겠습니다. 연구 중인 방사선은 먼저 시준기라고 불리는 장치의 일부로 들어갑니다. 콜리메이터는 튜브로, 한쪽 끝에는 좁은 슬릿이 있는 스크린이 있고 다른 쪽 끝에는 수집 렌즈가 있습니다. 슬릿은 렌즈의 초점 거리에 있습니다. 따라서 슬릿에서 렌즈로 입사되는 발산하는 광선은 슬릿에서 평행 광선으로 나와 프리즘에 떨어집니다.
서로 다른 주파수는 서로 다른 굴절률에 해당하므로 방향이 일치하지 않는 평행 광선이 프리즘에서 나옵니다. 그들은 렌즈에 떨어집니다. 이 렌즈의 초점 거리에는 젖빛 유리 또는 스크린이 있습니다.
사진판. 렌즈는 화면에 평행한 광선의 초점을 맞추고 슬릿의 한 이미지 대신 전체 일련의 이미지를 얻습니다. 각 주파수(좁은 스펙트럼 간격)에는 고유한 이미지가 있습니다. 이 모든 이미지는 함께 스펙트럼을 형성합니다.
설명된 장치를 분광기라고 합니다. 두 번째 렌즈와 스크린 대신 망원경을 사용하여 스펙트럼을 시각적으로 관찰하는 경우 위에서 설명한 대로 장치를 분광기라고 합니다. 프리즘과 스펙트럼 장치의 기타 부품이 반드시 유리로 만들어지는 것은 아닙니다. 유리 대신 석영, 암염 등 투명한 소재도 사용된다.
스펙트럼 유형
물질로부터 나오는 방사선의 스펙트럼 구성은 매우 다양합니다. 그러나 그럼에도 불구하고 경험에 따르면 모든 스펙트럼은 여러 유형으로 나눌 수 있습니다.
연속 스펙트럼.태양 스펙트럼 또는 아크 광 스펙트럼은 연속적입니다. 이는 스펙트럼에 모든 파장의 파동이 포함되어 있음을 의미합니다. 스펙트럼에는 끊김이 없으며 연속적인 여러 색상의 띠가 분광기 화면에 표시됩니다.
주파수에 따른 에너지 분포, 즉 방사선 강도의 스펙트럼 밀도 다른 신체다양한. 예를 들어 표면이 매우 검은 몸체는 모든 주파수의 전자기파를 방출하지만 주파수에 대한 복사 강도의 스펙트럼 밀도 의존성 곡선은 특정 주파수에서 최대 값을 갖습니다. 매우 낮은 주파수와 매우 높은 주파수에서의 방사 에너지는 무시할 수 있습니다. 온도가 증가함에 따라 방사선의 최대 스펙트럼 밀도는 더 짧은 파동 쪽으로 이동합니다.
경험에 따르면 연속(또는 고체) 스펙트럼은 고체 또는 액체 상태의 물체와 고압축 가스에 의해 제공됩니다. 연속 스펙트럼을 얻으려면 신체를 높은 온도로 가열해야 합니다.
연속 스펙트럼의 본질과 그 존재 사실은 개별 방출 원자의 특성뿐만 아니라 원자 간의 상호 작용에 따라 크게 좌우됩니다.
연속 스펙트럼은 고온 플라즈마에 의해서도 생성됩니다. 전자기파는 주로 전자가 이온과 충돌할 때 플라즈마에 의해 방출됩니다.
라인 스펙트럼.가스 버너의 창백한 불꽃에 일반 물 용액을 적신 석면 조각을 추가해 보겠습니다. 식탁용 소금.
분광기를 통해 불꽃을 관찰하면 거의 보이지 않는 불꽃의 연속 스펙트럼 배경에 밝은 노란색 선이 깜박입니다. 이 노란색 선은 식염 분자가 화염에서 분해될 때 형성되는 나트륨 증기에 의해 생성됩니다. 그들 각각은 넓은 어둠으로 구분된 다양한 밝기의 색상 선으로 이루어진 방어벽입니다.
문. 이러한 스펙트럼을 라인 스펙트럼이라고 합니다. 선 스펙트럼이 존재한다는 것은 물질이 특정 파장(보다 정확하게는 매우 좁은 특정 스펙트럼 간격)에서만 빛을 방출한다는 것을 의미합니다. 각 줄의 너비는 유한합니다.
라인 스펙트럼은 기체 원자(분자는 아님) 상태의 모든 물질을 제공합니다. 이 경우 빛은 실제로 서로 상호 작용하지 않는 원자에 의해 방출됩니다. 이것은 가장 기본적이고 기본적인 유형의 스펙트럼입니다.
고립된 원자는 엄격하게 정의된 파장을 방출합니다. 일반적으로 선 스펙트럼을 관찰하기 위해 화염 속 물질의 증기 글로우 또는 연구중인 가스로 채워진 튜브의 가스 방전 글로우가 사용됩니다.
원자 가스의 밀도가 증가함에 따라 개별 스펙트럼 선이 확장되고, 마지막으로 가스의 매우 높은 압축으로 인해 원자의 상호 작용이 중요해지면 이러한 선이 서로 겹쳐 연속 스펙트럼을 형성합니다.
줄무늬 스펙트럼.띠 스펙트럼은 어두운 공간으로 구분된 개별 띠로 구성됩니다. 매우 우수한 스펙트럼 장치의 도움으로 가능합니다.
각 밴드가 컬렉션을 대표한다는 사실을 발견하세요 큰 숫자매우 밀접하게 간격을 둔 선. 선 스펙트럼과 달리 줄무늬 스펙트럼은 원자가 아니라 서로 결합되지 않거나 약하게 결합된 분자에 의해 생성됩니다.
분자 스펙트럼과 선 스펙트럼을 관찰하기 위해 일반적으로 화염 속의 증기 글로우 또는 가스 방전 글로우가 사용됩니다.
흡수 스펙트럼.원자가 여기 상태에 있는 모든 물질은 광파를 방출하며, 그 에너지는 파장에 걸쳐 특정 방식으로 분포됩니다. 물질에 의한 빛의 흡수도 파장에 따라 달라집니다. 따라서 빨간색 유리는 빨간색 빛에 해당하는 파동을 전달하고 다른 모든 것을 흡수합니다.
차가운 비방출 가스에 백색광을 통과시키면 광원의 연속 스펙트럼 배경에 어두운 선이 나타납니다. 가스는 매우 가열될 때 방출되는 파장의 빛을 가장 강렬하게 흡수합니다. 연속 스펙트럼의 배경에 있는 어두운 선은 함께 흡수 스펙트럼을 형성하는 흡수선입니다.
연속, 선 및 줄무늬 방출 스펙트럼과 동일한 수의 흡수 스펙트럼 유형이 있습니다.
라인 스펙트럼은 특별한 역할을 합니다. 중요한 역할, 그 구조는 원자의 구조와 직접적으로 관련되어 있기 때문입니다. 결국 이러한 스펙트럼은 외부 영향을 받지 않는 원자에 의해 생성됩니다. 그러므로 선 스펙트럼에 익숙해짐으로써 우리는 원자 구조를 연구하는 첫 번째 단계를 밟게 됩니다. 이 스펙트럼을 관찰함으로써 과학자들은 다음을 얻었습니다.
원자 내부를 “볼” 수 있는 기회. 여기서 광학은 원자물리학과 밀접하게 접촉됩니다.
스펙트럼 분석의 유형
선 스펙트럼의 주요 특성은 모든 물질의 선 스펙트럼의 파장(또는 주파수)이 이 물질의 원자 특성에만 의존하지만 원자 발광 여기 방법과는 완전히 독립적이라는 것입니다. 원자
모든 화학 원소는 다른 모든 원소의 스펙트럼과 유사하지 않은 스펙트럼을 제공합니다. 즉, 엄격하게 정의된 파장 세트를 방출할 수 있습니다.
이것이 스펙트럼 분석의 기초입니다. 스펙트럼에서 물질의 화학적 조성을 결정하는 방법입니다. 인간의 지문과 마찬가지로 라인 스펙트럼에도 고유한 특성이 있습니다. 손가락 피부의 독특한 패턴은 종종 범인을 찾는 데 도움이 됩니다. 마찬가지로 스펙트럼의 개별성으로 인해
결정할 가능성 화학적 구성 요소시체. 스펙트럼 분석을 사용하면 다음을 감지할 수 있습니다. 이 요소복잡한 물질의 일부로. 이는 매우 민감한 방법입니다.
현재 알려진 다음 유형스펙트럼 분석 - 원자 스펙트럼 분석(ASA)(원자(이온) 방출 및 흡수 스펙트럼을 통해 시료의 원소 조성을 결정합니다.) 배출 ASA(g-방사선에서 마이크로파까지 범위의 다양한 전자기 방사선원에 의해 여기된 원자, 이온 및 분자의 방출 스펙트럼을 기반으로 함) 원자 흡수 SA(분석된 물체(원자, 분자, 다양한 응집 상태의 물질 이온)에 의한 전자기 방사선의 흡수 스펙트럼을 사용하여 수행됨) 원자형광SA, 분자스펙트럼분석(MSA)) (빛의 흡수, 발광 및 라만 산란의 분자 스펙트럼에 따른 물질의 분자 구성), 품질 ISA(결정되는 요소의 분석 선의 유무를 확인하는 것으로 충분합니다. 육안 검사 중 선의 밝기를 기반으로 샘플의 특정 요소 함량을 대략적으로 추정할 수 있습니다.) 정량적 ISA(샘플의 스펙트럼에서 두 개의 스펙트럼 선의 강도를 비교하여 수행됩니다. 그 중 하나는 측정되는 원소에 속하고 다른 하나(비교선)는 농도가 알려진 샘플의 주 원소에 대한 강도입니다. 또는 알려진 농도로 특별히 도입된 원소).
MSA는 연구 중인 샘플의 측정된 스펙트럼과 개별 물질의 스펙트럼의 정성적 및 정량적 비교를 기반으로 합니다. 따라서 정성적 ISA와 정량적 ISA가 구분됩니다. MSA는 다양한 유형의 분자 스펙트럼, 회전[마이크로파 및 장파 적외선(IR) 영역의 스펙트럼], 진동 및 진동 회전[중간 IR 영역의 흡수 및 방출 스펙트럼, 라만 스펙트럼, IR 형광 스펙트럼]을 사용합니다. 전자, 전자 진동 및 전자 진동 회전 [가시 및 자외선(UV) 영역의 흡수 및 투과 스펙트럼, 형광 스펙트럼]. MSA를 사용하면 소량(어떤 경우에는 분수)의 분석이 가능합니다. mcg및 그 이하) 응집 상태가 다른 물질.
스펙트럼 선의 밝기는 물질의 질량뿐만 아니라 글로우의 여기 방법에 따라 달라지기 때문에 스펙트럼을 기반으로 물질의 구성을 정량적으로 분석하는 것은 어렵습니다. 따라서 저온에서는 많은 스펙트럼 선이 전혀 나타나지 않습니다. 그러나 글로우 여기를 위한 표준 조건에 따라 정량적 스펙트럼 분석도 수행할 수 있습니다.
이 테스트 중 가장 정확한 것은 원자 흡수 SA. AAA 기술은 다른 방법에 비해 훨씬 간단합니다. 이는 샘플에 있는 원소의 작은 농도뿐만 아니라 큰 농도도 결정하는 데 있어 높은 정확도를 특징으로 합니다. AAA는 노동 집약적이고 시간 소모적인 방식을 성공적으로 대체합니다. 화학적 방법분석은 정확성면에서 열등하지 않습니다.
결론
현재 모든 원자의 스펙트럼이 결정되었으며 스펙트럼 표가 작성되었습니다. 스펙트럼 분석의 도움으로 루비듐, 세슘 등 많은 새로운 원소가 발견되었습니다. 원소에는 종종 스펙트럼에서 가장 강렬한 선의 색상에 따라 이름이 지정되었습니다. 루비듐은 진한 빨간색, 루비 라인을 생성합니다. 세슘이라는 단어는 "하늘색"을 의미합니다. 이것은 세슘 스펙트럼의 주요 선의 색입니다.
태양과 별의 화학적 구성을 알게 된 것은 스펙트럼 분석의 도움으로 이루어졌습니다. 여기서는 다른 분석 방법이 일반적으로 불가능합니다. 별은 지구에서 발견되는 것과 동일한 화학 원소로 구성되어 있다는 것이 밝혀졌습니다. 헬륨이 원래 태양에서 발견되었고 그 후에야 지구 대기에서 발견되었다는 것이 궁금합니다. 이것의 이름
요소는 발견의 역사를 회상합니다. 헬륨이라는 단어는 번역에서 "태양"을 의미합니다.
비교적 단순성과 다양성으로 인해 스펙트럼 분석은 야금, 기계 공학 및 원자력 산업에서 물질의 구성을 모니터링하는 주요 방법입니다. 스펙트럼 분석을 사용하여 광석과 광물의 화학적 조성을 결정합니다.
주로 유기 혼합물의 복합체 구성은 분자 스펙트럼으로 분석됩니다.
스펙트럼 분석은 방출 스펙트럼뿐만 아니라 흡수 스펙트럼에서도 수행할 수 있습니다. 이러한 천체의 화학적 구성을 연구할 수 있게 해주는 것은 태양과 별의 스펙트럼에 있는 흡수선입니다. 밝게 빛나는 태양 표면(광구)은 연속적인 스펙트럼을 생성합니다. 태양 대기는 광구의 빛을 선택적으로 흡수하여 광구의 연속 스펙트럼 배경에 흡수선이 나타납니다.
그러나 태양의 대기 자체는 빛을 방출합니다. 일식이 일어나는 동안 태양 디스크가 달에 의해 가려지면 스펙트럼 선이 반전됩니다. 태양 스펙트럼의 흡수선 대신 방출선이 깜박입니다.
천체 물리학에서 스펙트럼 분석은 별, 가스 구름 등의 화학적 조성을 결정하는 것뿐만 아니라 많은 것을 결정하는 것을 의미합니다.
이러한 물체의 다른 물리적 특성: 온도, 압력, 이동 속도, 자기 유도.
우리 주변의 신체가 무엇으로 구성되어 있는지 아는 것이 중요합니다. 그 구성을 결정하기 위해 많은 방법이 발명되었습니다. 그러나 별과 은하의 구성은 스펙트럼 분석을 통해서만 결정될 수 있습니다.
Express ASA 방법은 산업, 농업, 지질학 및 기타 국가 경제 및 과학 분야에서 널리 사용됩니다. ASA는 원자력 기술, 순수 반도체 재료, 초전도체 등의 생산에서 중요한 역할을 합니다. 야금 분야의 모든 분석 중 3/4 이상이 ASA 방법을 사용하여 수행됩니다. 양자 미터를 사용하여 작업 절차가 수행됩니다(2-3 이내). 분) 노상 및 변환기 생산에서 용융 중 제어. 지질학 및 지질 탐사에서는 퇴적물을 평가하기 위해 연간 약 800만 건의 분석이 수행됩니다. ASA는 환경 보호 및 토양 분석, 법의학 및 의학, 해저 지질학 및 상층 대기 구성 연구에 사용됩니다.
동위원소 분리, 지질학적, 고고학적 유물의 연대와 구성 결정 등
따라서 스펙트럼 분석은 인간 활동의 거의 모든 가장 중요한 영역에서 사용됩니다. 따라서 스펙트럼 분석은 과학적 진보뿐만 아니라 인간 생활의 표준 개발의 가장 중요한 측면 중 하나입니다.
문학
Zaidel A.N., 스펙트럼 분석의 기초, M., 1965,
스펙트럼 분석 방법, M, 1962;
Chulanovsky V.M., 분자 스펙트럼 분석 소개, M.-L., 1951;
Rusanov A.K., 광석 및 광물의 정량적 스펙트럼 분석의 기초. 엠., 1971
신체에 의한 방사선 전자파(몸의 발광)은 다음으로 인해 달성될 수 있습니다. 다양한 방식에너지. 가장 흔한 것은 열복사, 즉 신체의 내부 에너지로 인한 전자기파 방출입니다. 내부(열)를 제외한 모든 유형의 에너지에 의해 여기되는 다른 모든 유형의 글로우는 다음과 같이 결합됩니다. 일반 이름"발광".
공기 중에서 산화되는 인은 화학 변형 중에 방출되는 에너지로 인해 빛을 발합니다. 이러한 유형의 빛을 화학발광이라고 합니다. 전기장의 영향으로 가스와 고체에 나타나는 빛을 전기발광이라고 합니다. 전자의 충격으로 인해 발생하는 고체의 빛을 음극발광이라고 합니다. 흡수된 몸에 들뜬 빛 전자기 방사선, 광발광이라고 합니다.
열 복사는 모든 온도에서 발생하지만 저온에서는 거의 장파(적외선) 전자기파만 방출됩니다.
완벽하게 반사되는 표면을 가진 껍질로 방출체를 둘러싸도록 하겠습니다(그림 1.1).
껍질에서 공기를 제거하십시오. 껍질에 반사되어 몸에 떨어지는 방사선은 (부분적으로 또는 완전히) 흡수됩니다. 결과적으로, 몸체와 껍질을 채우는 방사선 사이에 지속적인 에너지 교환이 있을 것입니다. 신체와 방사선 사이의 에너지 분포가 각 파장에 대해 변하지 않고 유지된다면 신체-방사선 시스템의 상태는 평형 상태에 있게 됩니다. 경험에 따르면 복사체와 평형을 이룰 수 있는 유일한 복사 유형은 열 복사입니다.
다른 모든 유형의 방사선은 비평형으로 판명됩니다.
복사체와 평형을 이루는 열 복사의 능력은 온도가 증가함에 따라 강도가 증가한다는 사실에 기인합니다. 신체와 방사선 사이의 균형이 깨져 신체가 흡수하는 것보다 더 많은 에너지를 방출한다고 가정해 보겠습니다. 그 다음에 내부 에너지신체가 감소하여 온도가 감소합니다. 이는 결국 신체에서 방출되는 에너지의 양을 감소시킵니다. 체온은 신체에서 방출되는 에너지의 양이 흡수되는 에너지의 양과 같아질 때까지 감소합니다. 평형이 다른 방향으로 방해를 받는 경우, 즉 방출되는 에너지의 양이 흡수되는 양보다 적으면 평형이 다시 확립될 때까지 체온이 증가합니다. 따라서 신체-방사선 시스템의 불균형은 균형을 회복하는 과정의 출현을 초래합니다.
발광의 경우에는 상황이 다르다. 화학발광의 예를 사용하여 이를 증명해 보겠습니다. 조건화 방사선이 일어나는 동안 화학 반응, 방사체는 원래 상태에서 점점 더 멀어집니다. 신체에 의한 방사선 흡수는 반응 방향을 바꾸지 않지만 반대로 원래 방향으로 (가열로 인해) 반응이 더 빨라집니다. 반응 물질의 전체 공급과 그에 따른 발광이 있어야만 평형이 이루어집니다. 화학 공정, 열복사로 대체됩니다.
따라서 모든 유형의 복사 중에서 열 복사만이 평형 상태에 있을 수 있습니다. 열역학 법칙은 평형 상태와 과정에 적용됩니다. 그러므로 열복사는 특정 조건을 준수해야 합니다. 일반적인 패턴, 열역학의 원리에서 발생합니다. 이제 이러한 패턴을 고려해 보겠습니다.