Vrste spektrov v fiziki

28. 5. 2019

Prispevek govori o definiciji in tipih spektra, pokriva področja uporabe spektroskopije in opisuje tudi študijo neznane trdne snovi in ​​vrste spektrov, ki se uporabljajo za to.

Kaj je spekter?

vrste spektrov

Na splošno, v tej obliki, to vprašanje spodbuja bralca, da se spomni lekcij fizike in neskončnih formul. Vendar ta koncept zajema veliko večjo raznolikost in presega šolski kurikulum. Tako je spekter porazdelitev vrednosti določene količine (včasih koncept). Količina, seveda, pogosto pomeni določeno maso, energijo, valovna dolžina. Vendar pa obstajajo popolnoma različne distribucije. Na primer, ženska lahko pripravi dve jedi - to je njen kulinarični spekter. Ali pa človek lahko pije kavo, kompot, čaj, vendar ne sprejme alkohola, kar pomeni, da je njegova ponudba pijač omejena. To pomeni, da so popolnoma nepovezani vrste znanosti spektri. Fizika v zgornjih primerih ne igra nobene vloge.

Elektromagnetna lestvica

vrste spektralne analize spektrov

Vendar pa najpogosteje ljudje slišijo ta koncept, ko gre za znanost (zlasti za elektromagnetno lestvico). Od kod prihajajo elektromagnetna valovanja? Sam mehanizem njihovega nastanka je še vedno skrivnost. Na splošno območje ni delcev, ampak polja so zelo skrivnostna. Vendar pa je znano, da se elektromagnetna polja (in s tem valovi) pojavijo ob prisotnosti naboja, ki se giblje v prostoru. Glede na to, kaj je in kako se giblje, se na elektromagnetnem merilu pojavijo različne vrste sevanja. Spektar se v tem primeru obravnava glede na valovno dolžino. Spomnimo se, da se ta izraz nanaša na najmanjšo razdaljo med enakimi fazami sosednjih motenj (če je enostavnejša, med maksimumoma ali minimumi, ki sledijo drug drugemu). Največje valovne dolžine imajo radijske valove, najmanjše - gama sevanje. Kar vidi človeško oko, je le majhen del celotnega razpona in se nahaja bližje začetku lestvice. Zato se vrste spektrov razlikujejo predvsem po valovni dolžini ali frekvenci.

Spektroskopija

Kognitivni del tega članka je opisal nekaj osnovnih pojmov. Vendar pa je najpomembnejša v vsaki študiji njen pomen.

vrste fizike spektrov

Z drugimi besedami - področje uporabe. Za ta del vodijo vse vrste spektrov. Uporabljajo se povsod: od forenzične znanosti do ustvarjanja novih snovi, od biologije do medzvezdnega prostora. Znanost, ki se osredotoča na ta fizični koncept, kot je bralec verjetno že razumel, se imenuje spektroskopija. Trenutno se vrste spektrov (spektralna analiza) odlikujejo po več merilih.

Vrste spektrov

Kot je bilo omenjeno, je prvo merilo valovna dolžina. Spomnimo se, da je frekvenca vala obratno sorazmerna z dolžino - ti koncepti so nenehno povezani. V skladu s področji na elektromagnetnem merilu so radio, ultravijolični, vidni, infrardeči, rentgenski spektri. Drugi kriterij je geometrija poskusa. Odstranitev za odbojni in oddajni spekter je lahko bistveno drugačna.

vrste sevalnega spektra Analiza razlik lahko veliko pove o preučevani snovi. Tako so bile na primer sprejete ugotovitve o sestavi in ​​gostoti Saturnovih obročev.

Proge in proge

Šala o sferičnem konju v vakuumu je samo pol šala. Petdeset odstotkov, če ne večina fizičnih konceptov v naravi ne obstaja v njihovi čisti obliki. Zato je pogojno naslednje merilo, ki ločuje vrste spektrov. En idealen atom (ali molekula) snovi v absolutnem vakuumu bo dala porazdelitev elektromagnetnih signalov, sestavljenih iz tankih linij. Ti pogoji so neizvedljivi, vendar pa so zelo ozki pasovi, ki jih znotraj posameznih komponent ni mogoče ločiti, obravnavani kot linijski spekter. Praviloma gre za niz stolpcev različnih višin (to pomeni intenzivnost) na ustreznih valovnih dolžinah. Vendar pa obstajajo tudi druge vrste spektrov, ki se imenujejo vezani: vsaka linija ima široke, zamegljene robove.

Modro nebo

Vprašanje, zakaj je nebo modro, vsaka zaseda zahteva štiri leta. Odgovor je hkrati preprost in kompleksen: ima takšno barvo, ker mikrovibracije (imenovane fluktuacije) zemeljske atmosfere iz celotnega sončnega spektra razpršijo samo ustrezno območje valovne dolžine. Vse ostalo se absorbira (v večji meri) ali odraža.

vrste signalnih spektrov To je še en kriterij. To pomeni, da obstajajo spektri absorpcije, emisije in sipanja. Vsaka raziskava daje svoje rezultate. Toda osnovne informacije o snovi se prenašajo z različnimi tipi emisijskih spektrov. Podajajo nedvoumno, kaj in v kakšni količini je prisotna v snovi, ki se preiskuje. Dve drugi vrsti bosta pokazali kompleksnost strukture in načine medsebojnega vplivanja posameznih delov.

Moonstone

Za kaj in kakšen spekter je odgovoren, bomo pokazali na primeru tlakovane lune. Če bi z različnimi manipulacijami naredili kamen sijaj, bo nastali spekter nedvoumno pokazal, katere kemijske elemente Mendeljejevega sistema so v njem. Drugi postopki lahko iz istega spektra izločijo koncentracijo zaznanih elementov. Vendar pa trdno telo in njegove lastnosti določajo ne le tisto, v čem je sestavljen, temveč tudi, kako se ti ločeni osnovni deli nahajajo med seboj. Klasičen primer je grafit in diamant. V obeh primerih gre za naravni ogljik. Toda atomi so povezani na različne načine - in dobili smo zelo mehke in najtežje naravne materiale. Zakaj doma? Ker je tudi osnova življenja. Mimogrede, poleg omenjenih oblik obstajajo tudi fulereni in nanocevke, nedavno pa so odkrili grafen, za katerega so znanstveniki prejeli Nobelovo nagrado. Vendar pa je v slednjem primeru vredno poudariti, da je snov dvodimenzionalna, kar bistveno spremeni celotno idejo o tankih slojih snovi. S spektroskopijo razprševanja bomo torej povedali o strukturi trdne snovi, njenih mineralov. Ramanske linije (če so pravilno razložene) na primer določajo več celičnih celic strukturo kristala. Toda analiza absorpcijskega roba, oziroma njenih podrobnosti: kot nagiba, prisotnost anomalij v obliki odstopanja od linearne oblike, pomaga najti stopnjo harmonije te strukture, to je, da pokažejo, kateri kristali v kamnu iz Lune so jasni ali je snov skoraj amorfna?

vrste emisijskih spektrov Po teh podatkih strokovnjaki izračunajo izvor snovi kamna in metamorfozo kamnin, ki ga sestavljajo.

Digitalni svet

Modernost je brez digitalne tehnologije nepredstavljiva. In kar je najpomembneje, ne hitrost procesorjev ali število gigabajtov RAM-a, ampak kodiranje signalov. Seveda je to še posebej pomembno za tista področja, kjer je potrebna zaupnost - v bančništvu, osebni komunikaciji prek interneta. Toda celo preprosto snemanje filmov na disk je šifriranje. Konec koncev, laser ne zažari slik, temveč ničel in tistih. Ljudje, ki delajo na področju ustvarjanja in obdelave fotografij, vedo, koliko slika tehta v izvirnem formatu Raw. Za neizkušene, razkrivajo skrivnost: veliko. Ker je vsaki slikovni plošči dodeljena lastna senca in svetloba. Toda jpeg, tiff ali celo bmp, ki so nam znani, zavzemajo veliko manj prostora na pomnilniških medijih, vidna kakovost pa je prav tako dobra.

Torej, kaj je skrivnost? Odgovor je vrsta spektra signala in možnosti za njegovo stiskanje. Fourier je dokazal, da se lahko vsak signal z dovolj visoko natančnostjo razgradi v več funkcij. Tako vsak piksel običajnih formatov fotografij ne prikazuje neposredno fiksne barve, temveč signalnega spektra. Nekateri video formati ne uporabljajo Fourierjeve, ampak valovne transformacije za dekodiranje majhnih delov in ničel v določeno sliko. Tako lahko izguba zelo majhnega (manj kot enega odstotka) dela slike bistveno, včasih stokrat, zmanjša količino prostora, ki ga zaseda disk ali flash kartica.