Спектр поглощения
Все три вида спектров – сплошной, линейчатый и полосатый – являются спектрами испускания.
Помимо спектров испускания существуют спектры поглощения, которые получают следующим образом.
Белый свет от источника пропускают через пары исследуемого вещества и направляют на спектроскоп или иной прибор, предназначенный для исследования спектра.
В этом случае не фоне сплошного спектра видны темные линии, расположенные в определенном порядке. Их число и характер расположения позволяют судить о составе исследуемого вещества.
Например, если на пути лучей находятся пары натрия, на сплошном спектре возникает темная полоса в том месте спектра, где должна была располагаться желтая линия спектра испускания паров натрия.
Рассмотренное явление было объяснено Кирхгофом, показавшим, что атомы данного элемента поглощают те же световые волны, которые они сами испускают.
Чтобы объяснить происхождение спектров, необходимо знать строение атома. Эти вопросы будут рассмотрены в дальнейших лекциях.
- И.И.Наркевич и др. Физика.- Минск: Изд-во “ООО Новое знание”, 2004.
- Р.И.Грабовский. Курс физики.- СПб.- М.- Краснодар: Изд-во “Лань”, 2006.
- В.Ф.Дмитриева. Физика.- М.: Издательство “Высшая школа”, 2001.
- А.Н.Ремизов. Курс физики, электроники и кибернетики.- М.: Изд-во “Высшая школа”, 1982
- Л.А. Аксенович, Н.Н.Ракина. Физика.- Минск: Издательство “Дизайн ПРО”, 2001.
Спектры поглощения и испускания
Один атом за один акт поглощает или испускает только один фотон с определенной энергией (частотой). Вещество состоит из множества одинаковых атомов, способных переходить на разные энергетические уровни, испуская или поглощая фотоны разных частот.
Спектральная линия — совокупность всех фотонов одной и той же частоты.
Спектр — совокупность всех спектральных линий, принадлежащих данной частице.
Спектр поглощения (абсорбционный) — обусловлен энергетическим переходом из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией.
Спектр испускания — обусловлен переходом из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией. Спектры, испускаемые термически возбужденными частицами, называются эмиссионными.
Частицы вещества — атомы и молекулы — могут поглощать кванты энергии и переходить в возбужденное состояние, и затем чрезвычайно быстро (через 10 -1 -10 -14 с) возвращаются в основное состояние. Поглощение энергии вызывает переход электрона, находящегося в атоме на внешнем уровне, на более высокие энергетические уровни. Количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать такой электронный переход, сравнительно велико, в частности, видимый или ультрафиолетовый свет, см. табл. или схему рис.1.
Молекулярные спектры
Для того чтобы вызвать электронные переходы в молекулах, необходимо воздействовать на них излучением примерно такой же энергии. Однако молекула имеет и множество других разрешенных состояний, поскольку поглощение энергии может быть связано не только с электронными переходами, но и с изменением вращательных и (или) колебательных состояний исследуемого соединения. Таким образом, оптические спектры молекул получаются при изменении трех видов внутренней энергии молекул: энергии электронов; энергии колебания атомов в молекуле относительно некоторого положения равновесия; энергии вращения всей молекулы, подобно волчку, вокруг своей собственной оси, то есть:
Каждому из этих видов внутренней энергии для молекул данного вещества соответствует свой набор энергетических уровней. Расстояние между уровнями, их количество и относительное расположение полностью определяется строением молекул вещества.
Возбуждая тот или иной вид внутренней энергии молекул, получают молекулярные спектры: вращательные; колебательные; электронные.
Для возбуждения вращательного спектра нужна небольшая энергия — 0,005 — 0,025 эВ, для колебания атомов в молекуле — 0,05 — 0,5 эВ, для возбуждения электронных спектров — 5 — 10 эВ. Однако в чистом виде не удается получить электронные и колебательные спектры. Одновременно с возбуждением колебаний атомов изменяется и скорость вращения всей молекулы. Поэтому спектр получается колебательно-вращательным.
Для получения спектров поглощения надо на вещество направить излучение, необходимое для возбуждения того или иного вида внутренней энергии. Возбуждение электронных спектров осуществляется ультрафиолетовым и видимым излучением, колебательные спектры требуют квантов ИК-излучения, вращательные — квантов микроволнового излучения или дальнего ИК-излучения. Волновые числа, соответствующие различным типам излучения приведены в табл.
Энергия излучения падает в ряду:
УФ ˃ видимое ˃ ИК ˃ микроволновое ˃ радиочастотное
В табл. 1 представлена причина поглощения излучения в зависимости от его длины волны. В аналитических методах чаще всего используют ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) области спектра электромагнитного излучения.
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад