Что представляет собой спектр поглощения

Спектр поглощения

Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии кванта и т. п.) излучения. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Для различных веществ спектры поглощения различны.

Исторически первые наблюдения линейчатых оптических спектров поглощения в спектре Солнца проделал в 1802 году Волластон, но не придал открытию значения, поэтому эти линии были названы «фраунгоферовыми» в честь другого учёного Фраунгофера, который детально изучил их в 1814—1815 гг.

Измерения спектров поглощения могут проводиться как с источником белого света так и с источниками монохроматического излучения.

Для почти свободных атомов и молекул в разрежённых газах оптический спектр поглощения состоит из отдельных спектральных линий и называется линейчатым.

Разным веществам соответствуют разные спектры поглощения, что позволяет использовать спектроскопические методы для определения состава вещества. Для твёрдых веществ спектры поглощения непрерывны, но встречаются и отдельные линии.

Полупроводники

В полупроводниках можно наблюдать следующие типы поглощения света, которые играют наиболее важную роль в исследовании свойств твёрдого тела (его зонной структуры и плотности состояний) и квазичастиц:

• оптические переходы зона-зона;
• оптические переходы зона-примесь;
• оптические переходы между примесями;
• поглощение на свободных носителях (для металлов это тоже верно);
• экситонные линии поглощения;
• поглощение с привлечением фононов и других квазичастиц.

См. также

• Закон Бугера — Ламберта — Бера
• Акустические спектры, Звукопоглощение
• Эмиссионный спектр или спектр испускания
• Спектр отражения

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
• Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
• Добавить иллюстрации.

• Спектроскопия
• Взаимодействие излучения с веществом
• Физика твёрдого тела
• Астрохимия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Спектр поглощения» в других словарях:

• СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ — характеристика светового потока после прохождения его через слой исследуемого вещества, выражаемая, как и в случае спектра испускания (см. Анализ спектральный эмиссионный), в виде распределения интенсивности поглощения света в зависимости от… … Геологическая энциклопедия
• спектр поглощения — absorbcijos spektras statusas T sritis chemija apibrėžtis Per tiriamą medžiagą praėjusios spinduliuotės sugėrimo intensyvumo priklausomybė (ppr. grafinė) nuo bangos ilgio ar dažnio. atitikmenys: angl. absorption spectrum; darkline rus. спектр… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
• спектр поглощения — sugerties spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. absorption spectrum; darkline spectrum vok. Absorptionsspektrum, n rus. спектр поглощения, m pranc. spectre d’absorption, m … Fizikos terminų žodynas
• СПЕКТР, ПОГЛОЩЕНИЯ — В оптике – пропорция падающего света, поглощенного телом как функция длины волны; см. кривая спектрального поглощения … Толковый словарь по психологии
• инфракрасный спектр поглощения — infraraudonosios spinduliuotės sugerties spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. infra red absorption spectrum; IR absorption spectrum vok. Infrarot Absorptionsspektrum, n; IR Absorptionsspektrum, n rus. инфракрасный спектр… … Fizikos terminų žodynas
• вращательный спектр поглощения — sukimosi sugerties spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rotational absorption spectrum vok. Rotationsabsorptionsspektrum, n rus. вращательный спектр поглощения, m; ротационный спектр поглощения, m pranc. spectre d’absorption de… … Fizikos terminų žodynas
• ротационный спектр поглощения — sukimosi sugerties spektras statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rotational absorption spectrum vok. Rotationsabsorptionsspektrum, n rus. вращательный спектр поглощения, m; ротационный спектр поглощения, m pranc. spectre d’absorption de… … Fizikos terminų žodynas
• СПЕКТР — СПЕКТР, расположение ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, упорядоченное по длине ВОЛНЫ или по ЧАСТОТЕ. Спектр видимого света является последовательностью цветов (красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового). Каждый цвет… … Научно-технический энциклопедический словарь
• СПЕКТР — (1) совокупность семи цветовых полос (спектральные цвета), чередующихся в определённом порядке, которые получаются при прохождении светового луча через преломляющую среду (напр. радуга, образующаяся вследствие преломления солнечных лучей в каплях … Большая политехническая энциклопедия
• Поглощения коэффициент — Коэффициент поглощения доля поглощения объектом, взаимодействующего с ним другого объекта. Взаимодействующим объектом может быть электромагнитное излучение определённой частоты, энергия звуковых волн, ионизирующее или проникающее излучение, какое … Википедия

• Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

• �� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

• Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
• Искать во всех словарях
• Искать в переводах
• Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Спектр Поглощения

При пропускании белого света сквозь холодный неизлучающий газ на фоне непрерывного спектра источника можно увидеть темные линии. Это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения. Наблюдения спектров привели Кирхгофа к установлению следующего закона: вещество поглощает волны той длины, которые оно испускает, когда является источником света . Каждый элемент таблицы Менделеева имеет свой линейчатый спектр испускания и поглощения. Это явилось основанием для создания метода спектрального анализа.

Спектральным анализом называется метод исследования химического состава различных веществ по их спектрам излучения или поглощения. Для спектрального анализа требуется ничтожное количество вещества. Быстрота и чувствительность сделали этот метод незаменимым как в физических лабораториях, так и в исследованиях по астрофизике. Однако количественный анализ состава вещества по его спектру затруднен, так как яркость спектральных линий зависит от способа возбуждения свечения.

Для точного исследования спектров излучения и поглощения применяются спектральные аппараты: спектроскопы и спектрографы. Исследуемое излучение поступает в коллиматор — трубу, на одном конце которой находится узкая щель, расположенная в фокальной плоскости собирающей линзы, на другом — собирающая линза (рис. 114). Из коллиматора выходит параллельный пучок лучей, который разлагается в спектр с помощью призмы. Параллельные пучки, соответствующие разным длинам волн, после призмы падают на линзу и собираются в разных точках экрана в фокальной плоскости линзы. Каждой длине волны соответствует свое изображение, и они вместе образуют спектр.

§ 32. Излучение и поглощение света атомом. Спектры испускания и поглощения

Модель атома Бора позволяет описать процессы излучения и поглощения света атомом. Как это происходит? Как фотон «появляется на свет»? Что меняется в атоме после поглощения фотона?

Вследствие того что энергия атома квантована, она характеризуется определенным набором энергетических уровней E_n. Испускание излучения происходит при самопроизвольном переходе атома с высших энергетических уровней E_k на один из низших энергетических уровней E_n (E_k > E_n) Атом излучает фотон (квант электромагнитной энергии) с энергией .

Частота излучения при этом:

Подчеркнем, что наряду с прямым переходом атом может переходить из возбужденного состояния в основное поэтапно, через промежуточные состояния. При этом излучаются соответствующие промежуточным переходам кванты света. Набор таких частот образует линейчатый спектр излучения атома.

Поглощение света — процесс, обратный испусканию. Атом, поглощая фотон h ν _kn = E _n — E _k переходит из низшего k состояния в более высокое n (E_k < E_n) состояние. Частота поглощенного фотона:

Подобные переходы дают линейчатый спектр поглощения атома.

Подчеркнем, что частоты переходов с испусканием и поглощением, происходящие между одними и теми же энергетическими уровнями, совпадают.

Таким образом, спектры атомов позволяют определять изменения энергии атома при испускании или поглощении ими излучения.

Спектры, полученные от самосветящихся тел, называются спектрами испускания. Они бывают трех типов: линейчатые, полосатые и сплошные.

Линейчатые спектры имеют все вещества в газообразном атомарном состоянии. Обычно (например, при нормальных условиях) атомы газа находятся в основном состоянии и не излучают света. Если такой газ нагревается, некоторые атомы переходят на более высокие энергетические уровни. Именно эти атомы при переходе в более низкие энергетические состояния и испускают фотоны. В результате атомарные спектры состоят из отдельных узких линий различного цвета, разделенных темными промежутками (рис. 199).

Изучение линейчатых спектров показало, что каждый химический элемент обладает своим строго индивидуальным спектром. Такие спектры отличаются друг от друга цветом отдельных светящихся линий, их положением и числом.

Полосатые спектры имеют газы, состоящие из молекул. Для объяснения молекулярных спектров необходимо принимать во внимание большую сложность структуры молекул. В молекулах, кроме движения электронов, происходят колебательное движение ядер около положения равновесия и вращательное движение молекулы как целого. Согласно квантовой механике энергия всех видов движения может принимать только определенные дискретные значения (квантуется). Полная энергия молекулы определяется тремя видами ее внутренних движений. Электронному, колебательному и вращательному движениям молекулы соответствуют три типа уровней энергии: электронные, колебательные и вращательные. При соединении атомов в молекулы каждый атомный уровень превращается в ряд близких уровней, соответствующих колебательным и вращательным движениям. Так как расстояние между этими уровнями очень мало, особенно в случае вращательных уровней (характерное расстояние между уровнями составляет эВ), то в результате переходов между этими уровнями возникает множество очень близких спектральных линий.

В таких спектрах в отличие от атомных спектров совокупность тесно расположенных спектральных линий образуют полосы, разделенные темными промежутками (рис. 200). Спектры молекул можно использовать для идентификации молекул и их структуры.

Непрерывные (сплошные) спектры имеют нагретые тела, находящиеся в твердом и жидком состоянии, а также газы при высоком давлении и плазма. Вследствие интенсивного взаимодействия между молекулами индивидуальные черты, присущие отдельным частицам, в таких спектрах неразличимы. В них представлены все длины волн, нет темных промежутков и на экране видна сплошная разноцветная полоса (рис. 201).

Прозрачные вещества поглощают часть падающего на них излучения, и в спектре, полученном после прохождения белого света через такие вещества, появляются темные линии, или полосы поглощения. Такой спектр называется спектром поглощения (рис. 202).

Так, вещество в газообразном состоянии поглощает наиболее сильно свет тех длин волн, которые оно испускает в нагретом состоянии.

Это означает, что темные линии в спектре поглощения будут находиться как раз в тех местах, где находятся светящиеся линии в спектре испускания данного химического элемента. Эти строго установленные закономерности в линейчатых спектрах дают возможность обнаружить те или иные элементы в данном веществе.

Для определения качественного и количественного состава вещества применяется метод, основанный на получении и исследовании его спектров. Этот метод называется спектральным анализом. Это самый быстрый и простой способ определения состава различных химических соединений.

Спектр поглощения атома водорода при нормальных условиях содержит только одну серию линий, частоты которых находятся в ультрафиолетовой области.

Наиболее изученным спектром поглощения является спектр Солнца. Его сплошной спектр содержит значительное количество черных линий. Эти линии являются линиями поглощения, возникающими при прохождении света через газовую оболочку Солнца и атмосферу Земли. Они получили название фраунгоферовых линий, так как Фраунгофер впервые наблюдал спектр Солнца и установил, что закономерность их расположения не случайна и линии поглощения (темные линии) появляются всегда только на определенных местах.

Основатели спектрального анализа немецкие физики Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф, исследуя спектры паров соединений щелочных металлов лития, натрия и калия, обнаружили новые элементы — рубидий и цезий, названные так по цвету наиболее ярких линий в их спектрах. У рубидия — красная линия, у цезия — синяя.
Спектральный анализ базируется на двух основных положениях:
1) каждый химический элемент или химическое соединение характеризуется определенным спектром;
2) интенсивность линий и полос в спектре зависит от концентрации того или иного элемента в веществе.

К достоинствам спектрального анализа исследования можно отнести:
— высокую чувствительность (обнаруживает элементы с относительной концентрацией , т. е. один атом вещества на сто миллионов других атомов);
— малое время измерения;
— малые количества исследуемого вещества (достаточно г и даже до г) вплоть до возможности детектирования отдельных молекул;
— дистанционность измерений (можно проводить исследования, например, состава атмосферы далеких планет).

По спектрам определяют, из каких химических элементов состоит вещество и в каких количествах.

Белорусский физик академик Михаил Александрович Ельяшевич разработал основы теории колебаний многоатомных молекул и их колебательных спектров. Он внес значительный вклад в теорию спектров редкоземельных элементов и низкотемпературной плазмы.

Вопросы к параграфу

1. Что называют спектром? Какие виды спектров вы знаете?
2. Какие виды спектров излучения вы знаете?
3. Что называют спектром поглощения?
4. Что называют спектральным анализом? На чем основан спектральный анализ?

Что представляет собой спектр поглощения

Спектр (от лат. spectrum — представление, образ, видение)

Спектром, в широком смысле, называется совокупность всех значений какой-либо величины.

Спектром электромагнитного излучения называется совокупность всех значений его интенсивностей для любых длин волн, частот или энергий его квантов . Его принят о разбивать на несколько диапазонов. Начиная с коротковолнового конца спектра это: гамма, рентгеновский, ультрафиолетовый, видимый, инфракрасный, микроволновой и радио диапазоны. Спектр проявляется в результате разложения — дисперсии — излучения по длинам волн, частотам или энергиям его квантов, либо на основе прямых измерений интенсивностей излучения в различных его диапазонах.

Дисперсия электромагнитного излучения производится в его видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах с помощью спектрометров . Для исследований спектров этого излучения в гамма-, рентгеновском или радиодиапазоне используются другое оборудование и специализированные для каждого диапазона методики.

Регистрации интенсивностей энергии излучения для тех или иных длин волн, частот или квантов электромагнитного излучения производится с помощью соответствующих приемников излучения . В зависимости от параметров наблюдаемого объекта — агрегатного состояния и температуры — наблюдатель может зафиксировать три различных типа спектров этого излучения — непрерывный спектр, линейчатый спектр излучения и спектр поглощения (см. здесь)

См. также Кирхгофа законы .

Линейчатый спектр электромагнитного излучения в оптическом диапазоне представляет собой ряд параллельных цветных линий или полос. В невидимых глазом (см. Приемник излучения, глаз ) диапазонах излучения характер этого спектра такой же. Излучение с таким спектром испускает нагретый газ, находящийся под не слишком высоким давлением. См. Кирхгофа законы . Положения линий в спектре излучения зависят от химического состава излучающего газа или смеси газов.

Непрерывный спектр электромагнитного излучения в оптическом диапазоне представляет собой сплошную непрерывную цветную полоску с изменением цветов от красного до фиолетового. Если бы человеческий глаз (см. Приемник излучения, глаз ) был способен воспринимать электромагнитное излучение в других длинах волн, мы бы увидели продолжение этой непрерывной полоски как в сторону коротких, так и длинных волн. Другими слова ми, если в потоке излучения присутствуют волны любой длины, оно имеет непрерывный спектр. Такой спектр имеет излучение от нагретых твердых тел, а так же от солнечной и большинства звездных фотосфер (см. Солнца, фотосфера ). См. также Кирхгофа законы .

Спектр поглощения в оптическом диапазоне представляет собой непрерывный спектр с рядом темных линий или полос. В невидимых глазом (см. Приемник излучения, глаз ) диапазонах излучения характер этого спектра такой же. Спектром поглощения обладает электромагнитное излучение , которое прошло сквозь газ, имеющий температуру , меньшую, чем у объекта, испускающего это излучение. См. Кирхгофа законы . Положение темных линий и полос в спектре зависит от химического состава поглощающего газа или смеси газов.