Spektralna analiza: emisija in absorpcija svetlobe s strani atomov

Natančno poznajte kemično sestavo snovi na mnogih področjih industrijske dejavnosti. Potek kemijskih procesov je odvisen od čistosti delovnega materiala. Čisti materiali, brez kakršnih koli nečistoč, se v naravi skoraj nikoli ne pojavijo. Za proučevanje kemijske sestave delovne snovi se proučujejo procesi emisije in absorpcije svetlobe z atomi - spektralna analiza.

Ta metoda raziskovanja narave snovi je bila odkrita sredi 19. stoletja in povzročila občutek. Z njim je bilo izdelanih več pomembnih dosežkov na področju kemije in fizike, pridobljeno je bilo novo znanje o kemijskih elementih. Analiza je zelo občutljiva in omogoča odkrivanje tudi mikroskopske zmesi tuje snovi. Obseg spektralne analize pa sega daleč preko študije o sestavi snovi.

Kaj je spekter?

Spekter je pojav, pri katerem se svetlobni žarek, ki prehaja skozi lomni predmet (npr. Prizma), razgradi v več večbarvnih žarkov.

Atomi vsakega kemičnega elementa imajo svoj lastni spekter, ki se razlikuje od spektra drugih elementov. Zaradi te edinstvenosti lahko določimo kemično sestavo snovi. Proučevanje emisijskih in absorpcijskih spektrov svetlobe z atomi je osnova spektralne analize (spektroskopija).

Sevanje atomov snovi se izvaja le v vzbujenem stanju, ko jim je izpostavljen kateri koli vir energije. Po prejemu energije jo snov vrne v obliki sevanja in se vrne v normalno stanje. Dobljeni podatki o emisiji in absorpciji lahkih atomov po atomih se obdelujejo s posebnimi spektralnimi napravami.

Vrste sevanja

To se zgodi:

1. Toplotna. Ko se telo segreje, atomi pospešijo svoje gibanje, kar vodi do sproščanja energije. Ko dosežemo določeno koncentracijo proizvedene energije, začne snov oddajati svetlobo.
2. Električno polje se lahko uporabi za oddajanje in absorbiranje atomov svetlobe. V tem primeru se energija sevanja imenuje elektroluminiscenca.
3. Kemiluminescenca. Ta pojav se pojavlja v nekaterih kemijskih reakcijah, ko temperatura snovi ostane normalna in sevanje pojavi zaradi interakcije z drugo snovjo.
4. Fotoluminiscenca. To se zgodi, ko atomi sami začnejo oddajati svetlobo pod vplivom drugega vira sevanja.

Vrste spektroskopije

Za proučevanje procesov absorpcije in emisije svetlobe z atomi se uporabljajo različne metode spektralne analize:

1. Emisije.
2. Absorpcija.
3. Svetleče.
4. Rentgen.
5. Radiospectroscopic.
6. Spektrofotometrični itd.

Najpogostejše metode spektroskopije so emisija, absorpcija in luminiscenca.

V analizni emisijski metodi je treba snov pretvoriti v plinasto stanje. Pod vplivom visokih temperatur se snov razgradi v atome. V tem primeru narava sevanja snovi postane merilo za določanje kemične sestave. Proučevanje procesa poteka s pomočjo spektralnih naprav, ki analizirajo vrsto vala.

Absorpcijska metoda se uporablja za preučevanje ne emisij, ampak absorpcije svetlobe s strani atomov. Glede na naravo elementa bo narava absorpcije energije s snovjo v vsakem primeru individualna.

Pri luminiscenčni metodi se snov razbremeni z infrardečimi ali ultravijoličnimi žarki.

Uporaba spektralne analize

Spektroskopija je svetu prinesla veliko dragocenih odkritij na različnih področjih znanja.

Veliko kemijskih elementov smo našli zaradi spektralne analize: cezija, helija, rubidija in drugih. Primarna barva njihovih spektrov pogosto povzroči ime (npr. "Rubidij" - "temno rdeča").

Spektroskopija se pogosto uporablja v industriji, zlasti v inženirski industriji, metalurgiji. Spektralna analiza pomaga natančneje določiti sestavo mineralov, kar omogoča pridobitev najbolj čiste snovi za proizvodnjo.

Na področju forenzike je bila ugotovljena nenavadna uporaba analize, zlasti za ugotavljanje pristnosti ali neresničnosti dokumenta.

Vrednost spektralne analize za astrofiziko

Najbolj dragocene informacije o procesih emisije in absorpcije svetlobe z atomi so podane na področju astrofizike in raziskovanja vesolja.

Le s spektralno analizo je bilo mogoče določiti kemično sestavo nebesnih objektov, na primer sonca in zvezd. Spektroskopija je pokazala, da zvezde vsebujejo iste elemente kot na Zemlji. Fotosfere nebesnih teles niso nič drugega kot neprekinjen spekter.

Zaradi spektralne analize smo odkrili ne le kemično sestavo zvezd. Ta metoda nam je omogočila študij življenjskega cikla zvezde. Vsak od njih je dobil svoje mesto v spektralnem razredu, glede na njegovo velikost in temperaturo sevanja.

Spektralna analiza mi je omogočil, da sem dobil idejo o kozmičnih dimenzijah in razdaljah, o hitrosti gibanja vesoljskih objektov, njihovi rotaciji. Dopplerjev učinek dopolnjuje in razkriva bistvo raziskav, izvedenih s spektroskopijo.

Tako najsodobnejše astronomske študije temeljijo na podatkih spektralne analize.

Laserji, emisija in absorpcija svetlobe z atomi v spektrih

Laser (kvantni generator) je vir sevanja. V njem se sevanje energije z vzbujenimi atomi izvaja pod vplivom zunanjega dražljaja. Laserski spektri nastanejo z oddajanjem svetlobe z atomi in ne z njegovo absorpcijo. Laserski žarek je koherenten: žarki gredo vzporedno in praktično ne odstopajo, ne glede na razdaljo do vira sevanja. Laserji se pogosto uporabljajo v različnih vejah znanja, zlasti v medicini, optični fiziki, fotografiji, metalurgiji itd.

Ob kratkem pregledu procesov emisije in absorpcije svetlobe z atomi in spoznavanjem glavne metode raziskovanja - spektralne analize, lahko sklepamo, da je v sodobnem svetu nesporno pomemben. Številna področja znanosti, proizvodnje in tehnologije to metodo in njene rezultate uporabljajo v svojem delu.