თერმული გამოსხივება და ლუმინესცენცია.

მოხმარებული ენერგია მანათობელი სხეულირადიაციისთვის, შეიძლება შევსება სხვადასხვა წყაროები. ჰაერში დაჟანგული ფოსფორი ანათებს დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის გამო ქიმიური ტრანსფორმაცია. ამ სახის შუქს ქიმილუმინესცენცია ეწოდება. ბზინვარება, რომელიც მოდის სხვადასხვა სახისდამოუკიდებელი გაზის გამონადენიელექტროლუმინესცენციას უწოდებენ. ბზინვარება მყარიმათი ელექტრონებით დაბომბვით გამოწვეულს კათოდოლუმინესცენცია ეწოდება. მისთვის დამახასიათებელი გარკვეული ტალღის სიგრძის სხეულის მიერ გამოსხივების გამოსხივება λ 1 შეიძლება გამოწვეული იყოს ამ სხეულის დასხივებით (ან ადრე დასხივებით) ტალღის სიგრძის გამოსხივებით λ 1-ით ნაკლები λ 2. ასეთი პროცესები გაერთიანებულია ფოტოლუმინესცენციის სახელით (ლუმინესცენციას ეწოდება გამოსხივება, სხეულის თერმული გამოსხივების გადაჭარბება მოცემულ ტემპერატურაზე და აქვს ხანგრძლივობა, რომელიც მნიშვნელოვნად აღემატება გამოსხივებული ტალღების პერიოდს. მანათობელ ნივთიერებებს ფოსფორი ეწოდება. ).

სურათი 8. 1 ქიმილუმინესცენცია

სურათი 8. 2 ფოტოლუმინესცენცია

სურათი 8. 3 ელექტროლუმინესცენცია.

ყველაზე გავრცელებულია სხეულების სიკაშკაშე მათი გახურების გამო. ამ ტიპის ნათებას თერმული (ან ტემპერატურული) გამოსხივება ეწოდება. თერმული გამოსხივება ხდება ნებისმიერ ტემპერატურაზე, თუმცა დაბალ ტემპერატურაზე პრაქტიკულად მხოლოდ გრძელი (ინფრაწითელი) ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა.

გარს გასხივოსნებული სხეულიშეუღწევადი გარსი იდეალურად ამრეკლი ზედაპირით (ნახ.).

სხეულზე დაცემული გამოსხივება შეიწოვება მასში (ნაწილობრივ ან მთლიანად). შესაბამისად, იქნება ენერგიის უწყვეტი გაცვლა სხეულსა და გარსის შემავსებელ რადიაციას შორის. თუ ენერგიის განაწილება სხეულსა და გამოსხივებას შორის უცვლელი რჩება თითოეული ტალღის სიგრძისთვის, სხეული-რადიაციული სისტემის მდგომარეობა წონასწორობაში იქნება. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ გამოსხივების ერთადერთი ტიპი, რომელიც შეიძლება იყოს წონასწორობაში გამოსხივებულ სხეულებთან არის თერმული გამოსხივება. ყველა სხვა სახის გამოსხივება არ არის წონასწორობა.

მერე შინაგანი ენერგიასხეული შემცირდება, რაც გამოიწვევს ტემპერატურის დაქვეითებას. ეს, თავის მხრივ, გამოიწვევს სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობის შემცირებას. სხეულის ტემპერატურა დაიკლებს მანამ, სანამ სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა არ გახდება რიცხვის ტოლიშთანთქმული ენერგია. თუ წონასწორობა ირღვევა სხვა მიმართულებით, ანუ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა შეიწოვებაზე ნაკლებია, სხეულის ტემპერატურა გაიზრდება მანამ, სანამ წონასწორობა კვლავ არ დამყარდება. ამრიგად, სხეულის რადიაციული სისტემის დისბალანსი იწვევს პროცესების წარმოქმნას, რომლებიც აღადგენს წონასწორობას.

სიტუაცია განსხვავებულია ნებისმიერი სახის ლუმინესცენციის შემთხვევაში. მოდით ვაჩვენოთ ეს ქიმილუმინესცენციის მაგალითზე. სანამ ქიმიური რეაქცია, რომელიც იწვევს რადიაციას, გრძელდება, გამოსხივებული სხეული სულ უფრო და უფრო შორდება თავდაპირველ მდგომარეობას. ორგანიზმის მიერ რადიაციის შეწოვა არ შეცვლის რეაქციის მიმართულებას, პირიქით, გამოიწვევს უფრო სწრაფ (გახურების გამო) რეაქციას თავდაპირველი მიმართულებით. წონასწორობა დამყარდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც რეაქტიული ნივთიერებებისა და ლუმინესცენციის მთელი მარაგი იქნება გამოყენებული.

განპირობებული ქიმიური პროცესები, ჩანაცვლდება თერმული გამოსხივებით.

ასე რომ, ყველა სახის გამოსხივებიდან წონასწორობაში შეიძლება იყოს მხოლოდ თერმული გამოსხივება. თერმოდინამიკის კანონები ვრცელდება წონასწორობის მდგომარეობებზე და პროცესებზე. შესაბამისად, თერმული გამოსხივებაც გარკვეულწილად უნდა დაემორჩილოს ზოგადი ნიმუშებითერმოდინამიკის პრინციპებიდან გამომდინარე. სწორედ ამ კანონზომიერებების გათვალისწინებას მივმართავთ.

8.2 კირჩჰოფის კანონი.

წარმოგიდგენთ თერმული გამოსხივების რამდენიმე მახასიათებელს.

ენერგიის ნაკადი (ნებისმიერი სიხშირე), გამოსხივებული სხეულის ერთეული ზედაპირის მიერ დროის ერთეულზე ყველა მიმართულებით(მყარი კუთხით 4π), დაურეკა სხეულის ენერგეტიკული სიკაშკაშე (რ) [რ] = ვ/მ2 .

გამოსხივება შედგება სხვადასხვა სიხშირის ტალღებისგან (ν). ავღნიშნოთ სხეულის ერთეული ზედაპირის მიერ გამოსხივებული ენერგიის ნაკადი ν-დან ν-მდე სიხშირის დიაპაზონში. + dv, d-ის მეშვეობით რვ. შემდეგ ამ ტემპერატურაზე.

სად - სპექტრული სიმკვრივე ენერგიის სიკაშკაშე, ან სხეულის ემისიურობა .

გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ სხეულის ემისიურობა დამოკიდებულია სხეულის ტემპერატურაზე (თითოეული ტემპერატურისთვის მაქსიმალური გამოსხივება დევს მის სიხშირის დიაპაზონში). განზომილება .

თუ ვიცით ემისიურობა, შეგვიძლია გამოვთვალოთ ენერგიის სიკაშკაშე:

დაე, გასხივოსნებული ენერგიის dF ნაკადი დაეცეს სხეულის ზედაპირის ელემენტარულ არეალზე, ელექტრომაგნიტური ტალღების გამო, რომელთა სიხშირეები შეიცავს dν ინტერვალს. ამ ნაკადის ნაწილი შეიწოვება ორგანიზმის მიერ. განზომილებიანი

დაურეკა სხეულის შთანთქმის უნარი . ის ასევე ძლიერ დამოკიდებულია ტემპერატურაზე.

განმარტებით, ის არ შეიძლება იყოს ერთზე მეტი. სხეულისთვის, რომელიც მთლიანად შთანთქავს ყველა სიხშირის გამოსხივებას,. ასეთ სხეულს ე.წ აბსოლუტურად შავი (ეს იდეალიზაციაა).

სხეული, რომლისთვისაც და ერთზე ნაკლებიყველა სიხშირეზე,დაურეკა ნაცრისფერი სხეული (ესეც იდეალიზაციაა).

არსებობს გარკვეული კავშირი სხეულის გამოსხივებასა და შთანთქმის უნარს შორის. მოდი გონებრივად ჩავატაროთ შემდეგი ექსპერიმენტი.

დაე, იყოს სამი სხეული დახურულ გარსში. სხეულები ვაკუუმში არიან, ამიტომ ენერგიის გაცვლა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ რადიაციის გამო. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ გარკვეული დროის შემდეგ ასეთი სისტემა მივა თერმული წონასწორობის მდგომარეობაში (ყველა სხეულს და გარსს ექნება იგივე ტემპერატურა).

ამ მდგომარეობაში სხეული, რომელსაც აქვს მეტი რადიაციის უნარი, კარგავს დროის ერთეულში და მეტი ენერგია, მაგრამ, მაშასადამე, ამ სხეულს ასევე უნდა ჰქონდეს უფრო დიდი შთანთქმის უნარი:

გუსტავ კირხჰოფმა 1856 წელს ჩამოაყალიბა კანონი და შესთავაზა შავი სხეულის მოდელი .

ემისიურობის და შთანთქმის თანაფარდობა არ არის დამოკიდებული სხეულის ბუნებაზე, ის ყველა სხეულისთვის ერთნაირია.(უნივერსალური)სიხშირისა და ტემპერატურის ფუნქცია.

სადაც f(- ზოგადი ფუნქციაკირჩჰოფი.

ამ ფუნქციას აქვს უნივერსალური, ანუ აბსოლუტური ხასიათი.

რაოდენობები და, ცალკე აღებული, შეიძლება ძალიან მკვეთრად შეიცვალოს ერთი სხეულიდან მეორეზე გადასვლისას, მაგრამ მათი თანაფარდობა მუდმივადყველა სხეულისთვის (მიცემულ სიხშირეზე და ტემპერატურაზე).

აბსოლუტურად შავი სხეულისთვის =1, შესაბამისად, მისთვის f(, ე.ი. კირჩჰოფის უნივერსალური ფუნქცია სხვა არაფერია, თუ არა სრულიად შავი სხეულის ბზინვარება.

აბსოლუტურად შავი სხეულები ბუნებაში არ არსებობს. ჭვარტლს ან პლატინის შავს აქვს შთამნთქმელი ძალა, 1, მაგრამ მხოლოდ შეზღუდული სიხშირის დიაპაზონში. თუმცა, პატარა ხვრელის მქონე ღრუ თავისი თვისებებით ძალიან ახლოს არის სრულიად შავ სხეულთან. სხივი, რომელიც შევიდა შიგნით, მრავალჯერადი არეკვლის შემდეგ, აუცილებლად შეიწოვება და ნებისმიერი სიხშირის სხივი.

ასეთი ხელსაწყოს (ღრუელის) ემისიურობა ძალიან ახლოსაა ვ(ν , ტ). ამრიგად, თუ ღრუს კედლები შენარჩუნებულია ტემპერატურაზე თ, მაშინ ხვრელიდან გამოსხივებული გამოსხივება ძალიან ახლოს არის სპექტრული შემადგენლობაშავი სხეულის გამოსხივება იმავე ტემპერატურაზე.

ამ გამოსხივების გაფართოების სპექტრში, შეგიძლიათ იპოვოთ ექსპერიმენტული ხედიფუნქციები ვ(ν , ტ)(ნახ. 1.3), თან სხვადასხვა ტემპერატურა თ 3 > თ 2 > თ 1 .

მრუდით დაფარული ფართობი იძლევა შავი სხეულის ენერგეტიკულ სიკაშკაშეს შესაბამის ტემპერატურაზე.

ეს მრუდები ყველა სხეულისთვის ერთნაირია.

მრუდები მოლეკულების სიჩქარის განაწილების ფუნქციის მსგავსია. მაგრამ იქ მოსახვევებით დაფარული არეები მუდმივია, აქ კი ტემპერატურის მატებასთან ერთად ფართობი საგრძნობლად იზრდება. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ენერგიის თავსებადობა დიდად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. მაქსიმალური გამოსხივება (ემისიურობა) ტემპერატურის მატებასთან ერთად იცვლისუფრო მაღალი სიხშირეებისკენ.

სხეულების მიერ ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება (სხეულების სიკაშკაშე) შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა ტიპის ენერგიის გამო. ყველაზე გავრცელებულია თერმული გამოსხივება, ანუ ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება სხეულების შიდა ენერგიის გამო. ყველა სხვა ტიპის ლუმინესცენცია, რომელიც აღგზნებულია ნებისმიერი ტიპის ენერგიით, გარდა შიდა (თერმული), გაერთიანებულია საერთო სახელი"ლუმინესცენცია".

ჰაერში დაჟანგული ფოსფორი ანათებს ქიმიური ტრანსფორმაციის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის გამო. ამ სახის შუქს ქიმილუმინესცენცია ეწოდება. ბზინვარება, რომელიც ჩნდება აირებსა და მყარ სხეულებში გავლენის ქვეშ ელექტრული ველიელექტროლუმინესცენციას უწოდებენ. ელექტრონებით მათი დაბომბვით გამოწვეული მყარი სხეულების სიკაშკაშეს კათოდოლუმინესცენცია ეწოდება. სხეულის მიერ შთანთქმული ელექტრომაგნიტური გამოსხივებით აღგზნებულ ლუმინესცენციას ფოტოლუმინესცენცია ეწოდება.

თერმული გამოსხივება ხდება ნებისმიერ ტემპერატურაზე, თუმცა დაბალ ტემპერატურაზე პრაქტიკულად მხოლოდ გრძელი (ინფრაწითელი) ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა.

მოდი, გამოსხივებული სხეული შემოვუაროთ სრულყოფილად ამრეკლავი ზედაპირის მქონე გარსით (ნახ. 1.1).

ამოიღეთ ჰაერი ჭურვიდან. ჭურვის მიერ არეკლილი გამოსხივება, რომელიც სხეულზე ეცემა, შეიწოვება მასში (ნაწილობრივ ან მთლიანად). შესაბამისად, იქნება ენერგიის უწყვეტი გაცვლა სხეულსა და გარსის შემავსებელ რადიაციას შორის. თუ ენერგიის განაწილება სხეულსა და გამოსხივებას შორის უცვლელი რჩება თითოეული ტალღის სიგრძისთვის, სხეული-რადიაციული სისტემის მდგომარეობა წონასწორობაში იქნება. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ გამოსხივების ერთადერთი ტიპი, რომელიც შეიძლება იყოს წონასწორობაში გამოსხივებულ სხეულებთან, არის თერმული გამოსხივება.

ყველა სხვა სახის გამოსხივება არ არის წონასწორობა.

თერმული გამოსხივების უნარი, იყოს წონასწორობაში გამოსხივებულ სხეულებთან, განპირობებულია იმით, რომ მისი ინტენსივობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. დავუშვათ, რომ წონასწორობა სხეულსა და გამოსხივებას შორის დარღვეულია და ორგანიზმი გამოყოფს უფრო მეტ ენერგიას, ვიდრე შთანთქავს. შემდეგ სხეულის შინაგანი ენერგია შემცირდება, რაც გამოიწვევს ტემპერატურის შემცირებას. ეს, თავის მხრივ, გამოიწვევს სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობის შემცირებას. სხეულის ტემპერატურა შემცირდება მანამ, სანამ სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა არ გახდება შეწოვილი ენერგიის რაოდენობის ტოლი. თუ წონასწორობა ირღვევა სხვა მიმართულებით, ანუ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა შეიწოვებაზე ნაკლებია, სხეულის ტემპერატურა გაიზრდება მანამ, სანამ წონასწორობა კვლავ არ დამყარდება. ამრიგად, სხეულის რადიაციულ სისტემაში დისბალანსი იწვევს პროცესების წარმოქმნას, რომლებიც აღადგენს წონასწორობას.

განსხვავებული სიტუაციაა ლუმინესცენციის შემთხვევაში. მოდით ვაჩვენოთ ეს ქიმილუმინესცენციის მაგალითზე. სანამ კონდიცირების გამოსხივება მიედინება ქიმიური რეაქცია, გამოსხივებული სხეული სულ უფრო და უფრო შორდება თავდაპირველ მდგომარეობას. ორგანიზმის მიერ რადიაციის შეწოვა არ შეცვლის რეაქციის მიმართულებას, პირიქით, გამოიწვევს უფრო სწრაფ (გახურების გამო) რეაქციას თავდაპირველი მიმართულებით. წონასწორობა დამყარდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც რეაქტიული ნივთიერებების მთელი მარაგი იქნება გამოყენებული და ქიმიური პროცესების გამო ლუმინესცენცია ჩანაცვლდება თერმული გამოსხივებით.

ასე რომ, ყველა სახის გამოსხივებიდან წონასწორობაში შეიძლება იყოს მხოლოდ თერმული გამოსხივება. რომ წონასწორობის მდგომარეობებიდა პროცესები იყენებენ თერმოდინამიკის კანონებს. ამიტომ, თერმული გამოსხივება უნდა დაემორჩილოს გარკვეულ ზოგად კანონებს, რომლებიც წარმოიქმნება თერმოდინამიკის პრინციპებიდან. სწორედ ამ კანონზომიერებების გათვალისწინებას მივმართავთ.

ელექტრომაგნიტური რადიაცია. განაცხადის მეთოდები სპექტრალური ანალიზი.

რადიაციული ენერგია.

სინათლის წყარომ უნდა მოიხმაროს ენერგია. სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომელთა ტალღის სიგრძეა 4 10-7 - 8 10-7 მ. ელექტრომაგნიტური ტალღებიგამოსხივებული ზე სწრაფი მოძრაობადამუხტული ნაწილაკები. ეს დამუხტული ნაწილაკები ატომების ნაწილია. მაგრამ, იმის ცოდნის გარეშე, როგორ არის მოწყობილი ატომი, ვერაფერს ვიტყვით სანდო გამოსხივების მექანიზმზე. მხოლოდ ნათელია, რომ ატომის შიგნით არ არის სინათლე, ისევე როგორც არ არის ხმა ფორტეპიანოს სიმებში. სიმის მსგავსად, რომელიც ხმას იწყებს მხოლოდ ჩაქუჩის დარტყმის შემდეგ, ატომები იბადებიან სინათლეზე მხოლოდ აღგზნების შემდეგ.
იმისათვის, რომ ატომმა გამოასხივოს, მას სჭირდება ენერგიის გადაცემა. გამოსხივებით ატომი კარგავს მიღებულ ენერგიას, ხოლო ნივთიერების უწყვეტი ბზინვისთვის აუცილებელია მის ატომებში ენერგიის შემოდინება გარედან.

თერმული გამოსხივება. გამოსხივების უმარტივესი და ყველაზე გავრცელებული ტიპია თერმული გამოსხივება, რომლის დროსაც ატომების მიერ ენერგიის დაკარგვა სინათლის გამოსხივებისთვის კომპენსირდება ენერგიით. თერმული მოძრაობაგამოსხივებული სხეულის ატომები ან (მოლეკულები).
AT XIX დასაწყისში in. აღმოჩნდა, რომ ზემოთ (ტალღის სიგრძეში) სპექტრის წითელი ნაწილი ხილული სინათლესპექტრის ინფრაწითელი ნაწილი თვალისთვის უხილავია, ხოლო ხილული სინათლის სპექტრის იისფერი ნაწილის ქვემოთ არის სპექტრის უხილავი ულტრაიისფერი ნაწილი.
ტალღის სიგრძე ინფრაწითელი გამოსხივებაშემოსაზღვრულია 3 10-4-დან 7.6-მდე 10-7 მ-ის ფარგლებში. დამახასიათებელი თვისებაეს გამოსხივება არის მისი თერმული მოქმედება. ინფრაწითელი სხივების წყარო ნებისმიერი სხეულია. ამ გამოსხივების ინტენსივობა რაც უფრო მაღალია, მით უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა. რაც უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა, მით უფრო სწრაფად მოძრაობენ ატომები. როდესაც სწრაფი ატომები (მოლეკულები) ერთმანეთს ეჯახებიან, მათი კინეტიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება ატომების აგზნების ენერგიად, რომლებიც შემდეგ ასხივებენ სინათლეს.

ინფრაწითელი გამოსხივება გამოკვლეულია თერმოწყვილებისა და ბოლომეტრების გამოყენებით. ღამის ხედვის მოწყობილობების მუშაობის პრინციპი ემყარება ინფრაწითელი გამოსხივების გამოყენებას.
გამოსხივების სითბოს წყაროა მზე, ისევე როგორც ჩვეულებრივი ინკანდესენტური ნათურა. ნათურა არის ძალიან მოსახერხებელი, მაგრამ არაეკონომიური წყარო. ნათურაში გამოთავისუფლებული მთლიანი ენერგიის მხოლოდ დაახლოებით 12%. ელექტრო შოკი, გარდაიქმნება სინათლის ენერგიად. სინათლის სითბოს წყარო არის ალი. ჭვარტლის მარცვალი თბება საწვავის წვის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიით და გამოყოფს სინათლეს.

ელექტროლუმინესცენცია. ატომებისთვის საჭირო ენერგია სინათლის გამოსაცემად შეიძლება ასევე იყოს ნასესხები არათერმული წყაროებიდან. აირებში განმუხტვისას ელექტრული ველი ელექტრონებს აცნობებს უფრო დიდს კინეტიკური ენერგია. სწრაფი ელექტრონები განიცდიან შეჯახებას ატომებთან. ელექტრონების კინეტიკური ენერგიის ნაწილი მიდის ატომების აგზნებაზე. აღგზნებული ატომებიგამოსცემს ენერგიას სინათლის ტალღების სახით. ამის გამო გაზში გამონადენს თან ახლავს ბზინვარება. ეს არის ელექტროლუმინესცენცია.

კათოდოლუმინესცენცია. ელექტრონებით მათი დაბომბვით გამოწვეული მყარი სხეულების სიკაშკაშეს კათოდოლუმინესცენცია ეწოდება. კათოდური სხივების მილების ეკრანები ანათებს კათოდოლუმინესცენციის გამო.

ქიმილუმინესცენცია. ზოგიერთ ქიმიურ რეაქციაში, რომელიც ათავისუფლებს ენერგიას, ამ ენერგიის ნაწილი პირდაპირ იხარჯება სინათლის გამოყოფაზე. სინათლის წყარო რჩება ცივი (მას აქვს ტემპერატურა გარემო). ამ მოვლენას ქიმილუმინესცენცია ეწოდება.

ფოტოლუმინესცენცია. ნივთიერებაზე დაცემული სინათლე ნაწილობრივ აირეკლება და ნაწილობრივ შეიწოვება. შთანთქმის სინათლის ენერგია უმეტეს შემთხვევაში იწვევს მხოლოდ სხეულების გათბობას. თუმცა, ზოგიერთი სხეული თავად იწყებს ბრწყინავს პირდაპირ მასზე რადიაციული ინციდენტის გავლენის ქვეშ. ეს არის ფოტოლუმინესცენცია.

სინათლე აღაგზნებს მატერიის ატომებს (ზრდის მათ შინაგან ენერგიას), რის შემდეგაც ისინი თავისთავად ხაზს უსვამენ. მაგალითად, მანათობელი საღებავები, რომლებიც ფარავს ბევრ საშობაო დეკორაციას, ასხივებენ შუქს მათი დასხივების შემდეგ. მყარი ნივთიერებების ფოტოლუმინესცენცია, ასევე სპეციალური დანიშნულება- (განზოგადებული) ფოსფორები შეიძლება იყოს არა მხოლოდ ხილულ, არამედ ულტრაიისფერ და ინფრაწითელ დიაპაზონშიც. ფოტოლუმინესცენციის დროს გამოსხივებულ შუქს, როგორც წესი, აქვს უფრო გრძელი ტალღის სიგრძე, ვიდრე სინათლე, რომელიც ამაღელვებს ბზინვარებას. ამის დაკვირვება შესაძლებელია ექსპერიმენტულად. თუ იისფერი სინათლის ფილტრში გავლილი სინათლის სხივი მიმართულია ფლუორესცენტური (ორგანული საღებავი) მქონე ჭურჭელში, მაშინ ეს სითხე იწყებს ნათებას მწვანე-ყვითელი შუქით, ანუ უფრო გრძელი ტალღის სიგრძის შუქი, ვიდრე იისფერი სინათლისა.
ფოტოლუმინესცენციის ფენომენი ფართოდ გამოიყენება ფლუორესცენტურ ნათურებში. საბჭოთა ფიზიკოსი S. I. ვავილოვმა შესთავაზა დაფარვა შიდა ზედაპირიგამონადენის მილი ნივთიერებებით, რომლებსაც შეუძლიათ კაშკაშა ანათებენ გაზის გამონადენის მოკლე ტალღის გამოსხივების მოქმედებით.

ენერგიის განაწილება სპექტრში.

არცერთი წყარო არ იძლევა მონოქრომატულ სინათლეს, ანუ მკაცრად განსაზღვრული ტალღის სიგრძის შუქს. ამაში ჩვენ ვრწმუნდებით პრიზმის დახმარებით სინათლის სპექტრად დაშლის ექსპერიმენტებით, ასევე ჩარევისა და დიფრაქციის ექსპერიმენტებით.
ენერგია, რომელსაც წყაროდან შუქი ატარებს, გარკვეული გზით ნაწილდება ყველა ტალღის სიგრძის ტალღებზე, რომლებიც ქმნიან სინათლის სხივს. ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ენერგია ნაწილდება სიხშირეებზე, ვინაიდან ტალღის სიგრძესა და სიხშირეს შორის მარტივი კავშირია: ђv = c.
ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ნაკადის სიმკვრივე ან ინტენსივობა განისაზღვრება ენერგიით, რომელიც მიეკუთვნება ყველა სიხშირეს. სიხშირეებზე გამოსხივების განაწილების დასახასიათებლად, თქვენ უნდა შემოიტანოთ ახალი მნიშვნელობა: ინტენსივობა სიხშირის ერთეულზე. ამ მნიშვნელობას ეწოდება გამოსხივების ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე.

თქვენ არ შეგიძლიათ დაეყრდნოთ თვალს ენერგიის განაწილების შეფასებისას. თვალს აქვს შერჩევითი მგრძნობელობა სინათლის მიმართ: მისი მგრძნობელობის მაქსიმუმი სპექტრის ყვითელ-მწვანე რეგიონშია. უმჯობესია ისარგებლოთ შავი სხეულის თვისებით, რომ თითქმის მთლიანად შთანთქოს ყველა ტალღის სიგრძის სინათლე. ამ შემთხვევაში, გამოსხივების ენერგია (ანუ სინათლის) იწვევს სხეულის გათბობას. აქედან გამომდინარე, საკმარისია სხეულის ტემპერატურის გაზომვა და მისი გამოყენება დროის ერთეულზე შთანთქმული ენერგიის ოდენობის შესაფასებლად.
ჩვეულებრივი თერმომეტრი ზედმეტად მგრძნობიარეა ასეთ ექსპერიმენტებში წარმატებით გამოსაყენებლად. საჭიროა უფრო მგრძნობიარე ტემპერატურის საზომი ინსტრუმენტები. შეგიძლიათ აიღოთ ელექტრო თერმომეტრი, რომელშიც სენსორული ელემენტიდამზადებულია თხელი ლითონის ფირფიტის სახით. ეს ფირფიტა უნდა იყოს დაფარული ჭვარტლის თხელი ფენით, რომელიც თითქმის მთლიანად შთანთქავს ნებისმიერი ტალღის სიგრძის სინათლეს.
ინსტრუმენტის სითბოსმგრძნობიარე ფირფიტა უნდა განთავსდეს სპექტრის ამა თუ იმ ადგილას. ყველაფერი ხილული სპექტრისიგრძე l წითელი სხივებიდან იისფერამდე შეესაბამება სიხშირის დიაპაზონს IR-დან UV-მდე. სიგანე შეესაბამება მცირე ინტერვალს Av. მოწყობილობის შავი ფირფიტის გაცხელებით შეიძლება ვიმსჯელოთ სიმკვრივის შესახებ რადიაციული ნაკადისიხშირის ინტერვალზე Av. ფირფიტის სპექტრის გასწვრივ გადაადგილებით, ჩვენ ამას ვხვდებით უმეტესობაენერგია სპექტრის წითელ ნაწილზე მოდის და არა ყვითელ-მწვანეზე, როგორც ეს თვალს სდევს.
ამ ექსპერიმენტების შედეგებზე დაყრდნობით, შესაძლებელია გამოვსახოთ რადიაციის ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივის დამოკიდებულება სიხშირეზე. რადიაციის ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე განისაზღვრება ფირფიტის ტემპერატურით და სიხშირის პოვნა რთული არ არის, თუ მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება სინათლის დასაშლელად, დაკალიბრებულია, ანუ თუ ცნობილია, რა სიხშირეს შეესაბამება სპექტრის მოცემული მონაკვეთი. რომ.
აბსცისის ღერძის გასწვრივ Av ინტერვალების შუა წერტილების შესაბამისი სიხშირეების მნიშვნელობების გამოსახვით და გამოსხივების ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივის ორდინატთა ღერძის გასწვრივ, მივიღებთ წერტილების სერიას, რომლის მეშვეობითაც შესაძლებელია გლუვი მრუდის დახატვა. ეს მრუდი იძლევა ენერგიის განაწილების ვიზუალურ წარმოდგენას და ელექტრული რკალის სპექტრის ხილულ ნაწილს.

სპექტრის ტიპები.

რადიაციის სპექტრული შემადგენლობა სხვადასხვა ნივთიერებებიძალიან მრავალფეროვანი. მაგრამ, ამის მიუხედავად, ყველა სპექტრი, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, შეიძლება დაიყოს სამ ტიპად, რომლებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან.

უწყვეტი სპექტრები.

მზის სპექტრი ან რკალის სინათლის სპექტრი უწყვეტია. ეს ნიშნავს, რომ ყველა ტალღის სიგრძე წარმოდგენილია სპექტრში. სპექტრში არ არის უწყვეტობა და სპექტროგრაფის ეკრანზე ჩანს უწყვეტი მრავალფეროვანი ზოლი.
ენერგიის განაწილება სიხშირეებზე, ანუ რადიაციის ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე, სხვადასხვა ორგანოებიგანსხვავებული. მაგალითად, ძალიან შავი ზედაპირის მქონე სხეული ასხივებს ყველა სიხშირის ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, მაგრამ რადიაციის ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე სიხშირის მრუდის მიმართ აქვს მაქსიმუმი გარკვეულ სიხშირეზე. რადიაციული ენერგია, რომელიც მიეკუთვნება ძალიან მცირე და ძალიან მაღალ სიხშირეებს, უმნიშვნელოა. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რადიაციის მაქსიმალური სპექტრული სიმკვრივე გადადის მოკლე ტალღებისკენ.
უწყვეტი (ან უწყვეტი) სპექტრები, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, იძლევა სხეულებს, რომლებიც მყარ ან თხევადი მდგომარეობადა ძლიერ შეკუმშული აირები. უწყვეტი სპექტრის მისაღებად, თქვენ უნდა გაათბოთ სხეული მაღალ ტემპერატურაზე.
უწყვეტი სპექტრის ბუნება და მისი არსებობის ფაქტი განისაზღვრება არა მხოლოდ ცალკეული გამოსხივების ატომების თვისებებით, არამედ ძლიერი ხარისხიდამოკიდებულია ატომების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებაზე.
უწყვეტი სპექტრი ასევე წარმოიქმნება მაღალი ტემპერატურის პლაზმით. ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა პლაზმისგან, ძირითადად, როდესაც ელექტრონები იონებს ეჯახებიან.

ხაზის სპექტრები.

მოდით შევიყვანოთ გაზის სანთურის ფერმკრთალ ცეცხლში აზბესტის ნაჭერი, რომელიც დასველებულია ჩვეულებრივი ხსნარით. სუფრის მარილი. სპექტროსკოპის საშუალებით ალიზე დაკვირვებისას, კაშკაშა ყვითელი ხაზი ციმციმებს ალის ძლივს გამორჩეული უწყვეტი სპექტრის ფონზე. ეს ყვითელი ხაზი მოცემულია ნატრიუმის ორთქლით, რომელიც წარმოიქმნება ნატრიუმის ქლორიდის მოლეკულების ცეცხლში გაყოფის დროს. სპექტროსკოპზე ასევე შეგიძლიათ იხილოთ სხვადასხვა სიკაშკაშის ფერადი ხაზების პალიზადა, რომლებიც გამოყოფილია ფართო მუქი ზოლებით. ასეთ სპექტრებს ხაზოვანი სპექტრები ეწოდება. ხაზის სპექტრის არსებობა ნიშნავს, რომ ნივთიერება ასხივებს მხოლოდ საკმაოდ გარკვეული ტალღის სიგრძის სინათლეს (უფრო ზუსტად, გარკვეულ ძალიან ვიწრო სპექტრულ ინტერვალებში). თითოეულ ხაზს აქვს სასრული სიგანე.
ხაზის სპექტრები გვხვდება მხოლოდ ატომურ მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებებში (მაგრამ არა მოლეკულურებში). ამ შემთხვევაში სინათლე გამოიყოფა ატომებით, რომლებიც პრაქტიკულად არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. ეს არის ყველაზე ფუნდამენტური, ძირითადი ტიპის სპექტრები. ხაზის სპექტრის მთავარი თვისებაა ის, რომ მოცემული ქიმიური ელემენტის იზოლირებული ატომები ასხივებენ ტალღის სიგრძის მკაცრად განსაზღვრულ, განუმეორებელ თანმიმდევრობას. ორი სხვადასხვა ელემენტებიარ არსებობს ტალღის სიგრძის ერთი თანმიმდევრობა. სპექტრული ზოლები ჩნდება სპექტრული მოწყობილობის გამოსავალზე იმ ტალღის სიგრძის ადგილას, რომელიც გამოიცემა წყაროდან. ჩვეულებრივ, ხაზის სპექტრების დასაკვირვებლად გამოიყენება ნივთიერების ორთქლის სიკაშკაშე ცეცხლში ან გაზის გამონადენის სიკაშკაშე შესწავლილი გაზით სავსე მილში.
ატომური აირის სიმკვრივის ზრდით, ინდივიდუალური სპექტრალური ხაზებიგაფართოვდეს და, ბოლოს, ძალიან მაღალი სიმკვრივისგაზი, როდესაც ატომების ურთიერთქმედება ხდება მნიშვნელოვანი, ეს ხაზები ერთმანეთს გადაფარავს და ქმნის უწყვეტ სპექტრს.

ზოლიანი სპექტრები.

ზოლიანი სპექტრი შედგება ცალკეული ზოლებისაგან, რომლებიც გამოყოფილია მუქი უფსკრულით. ძალიან კარგი სპექტრული აპარატის დახმარებით შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ თითოეული ზოლი არის კოლექცია დიდი რიცხვიძალიან მჭიდროდ დაშორებული ხაზები. ხაზის სპექტრისგან განსხვავებით, ზოლიანი სპექტრები იქმნება არა ატომებით, არამედ მოლეკულებით, რომლებიც არ არის შეკრული ან სუსტად შეკრული. შეკრული მეგობარიმეგობართან.
მოლეკულური სპექტრების დასაკვირვებლად, ისევე როგორც ხაზოვანი სპექტრების დასაკვირვებლად, ჩვეულებრივ გამოიყენება ორთქლის სიკაშკაშე ცეცხლში ან გაზის გამონადენის სიკაშკაშე.

ემისიის და შთანთქმის სპექტრები.

ყველა ნივთიერება, რომლის ატომები აღგზნებულ მდგომარეობაშია, გამოყოფს მსუბუქი ტალღები, რომლის ენერგიაც ტალღის სიგრძეზე გარკვეული გზით ნაწილდება. ნივთიერების მიერ სინათლის შთანთქმა ასევე დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე. ამრიგად, წითელი მინა გადასცემს წითელ სინათლის შესაბამის ტალღებს (l»8 10-5 სმ) და შთანთქავს ყველა დანარჩენს.
თუ გამოტოვებთ თეთრი ნათებაცივი, არაგამოსხივებული გაზის მეშვეობით, მუქი ხაზები ჩნდება წყაროს უწყვეტი სპექტრის ფონზე. გაზი ყველაზე ინტენსიურად შთანთქავს ზუსტად იმ ტალღის სიგრძის შუქს, რომელსაც ის ასხივებს, როცა ძალიან ცხელა. მუქი ხაზები უწყვეტი სპექტრის ფონზე არის შთანთქმის ხაზები, რომლებიც ერთად ქმნიან შთანთქმის სპექტრს.
არსებობს უწყვეტი, ხაზოვანი და ზოლიანი ემისიის სპექტრები და იგივე რაოდენობის შთანთქმის სპექტრები.

სპექტრული ანალიზი და მისი გამოყენება.

მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რისგან შედგება ჩვენს ირგვლივ არსებული სხეულები. მრავალი მეთოდი იქნა შემუშავებული მათი შემადგენლობის დასადგენად. მაგრამ ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების შემადგენლობის დადგენა შესაძლებელია მხოლოდ სპექტრული ანალიზის დახმარებით.

ნივთიერების ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შედგენილობის განსაზღვრის მეთოდს მისი სპექტრით ეწოდება სპექტრული ანალიზი. სპექტრული ანალიზი ფართოდ გამოიყენება მინერალების ძიებაში მადნის ნიმუშების ქიმიური შემადგენლობის დასადგენად. ინდუსტრიაში სპექტრული ანალიზი შესაძლებელს ხდის ლითონებში შეყვანილი შენადნობებისა და მინარევების შემადგენლობის კონტროლს სასურველი თვისებების მქონე მასალების მისაღებად. ხაზოვანი სპექტრები თამაშობენ განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი როლი, რადგან მათი აგებულება პირდაპირ კავშირშია ატომის აგებულებასთან. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს სპექტრები იქმნება ატომების მიერ, რომლებიც არ განიცდიან გარე გავლენას. მაშასადამე, ხაზის სპექტრების გაცნობით, ამით ჩვენ ვდგამთ პირველ ნაბიჯს ატომების სტრუქტურის შესასწავლად. ამ სპექტრებზე დაკვირვებით მეცნიერებმა შეძლეს ატომის შიგნით „შეხედვა“. აქ ოპტიკა მჭიდრო კავშირშია ატომურ ფიზიკასთან.
ხაზის სპექტრის მთავარი თვისება ის არის, რომ ნივთიერების ხაზის სპექტრის ტალღის სიგრძე (ან სიხშირეები) დამოკიდებულია მხოლოდ ამ ნივთიერების ატომების თვისებებზე, მაგრამ სრულიად დამოუკიდებელია ატომების ლუმინესცენციის აგზნების მეთოდისგან. ნებისმიერი ქიმიური ელემენტის ატომები ასხივებენ სპექტრს ყველა სხვა ელემენტის სპექტრისგან განსხვავებით: მათ შეუძლიათ ასხივონ ტალღის სიგრძის მკაცრად განსაზღვრული ნაკრები.
სპექტრული ანალიზი ეფუძნება ამას - ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრის მეთოდი მისი სპექტრიდან.

ადამიანის თითის ანაბეჭდების მსგავსად ხაზის სპექტრებიაქვს უნიკალური პიროვნება. თითის კანზე ნიმუშების უნიკალურობა ხშირად კრიმინალის პოვნაში ეხმარება. ანალოგიურად, სპექტრების ინდივიდუალურობიდან გამომდინარე, შესაძლებელია განისაზღვროს ქიმიური შემადგენლობასხეული. სპექტრალური ანალიზის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ ამოიცნოთ ეს ელემენტი კომპოზიციაში რთული ნივთიერება, თუნდაც მისი მასა არ აღემატებოდეს 10-10-ს. ეს ძალიან მგრძნობიარე მეთოდია.
ნივთიერების ხაზის სპექტრის შესწავლა შესაძლებელს ხდის განვსაზღვროთ საიდანაც ქიმიური ელემენტებიიგი შედგება და რა რაოდენობით შეიცავს თითოეულ ელემენტს ამ ნივთიერებაში.
შესწავლილ ნიმუშში ელემენტის რაოდენობრივი შემცველობა განისაზღვრება ამ ელემენტის სპექტრის ცალკეული ხაზების ინტენსივობის სხვა ქიმიური ელემენტის ხაზების ინტენსივობის შედარებით, რომლის რაოდენობრივი შემცველობა ნიმუშში ცნობილია.
ნივთიერების შემადგენლობის რაოდენობრივი ანალიზი მისი სპექტრით რთულია, რადგან სპექტრული ხაზების სიკაშკაშე დამოკიდებულია არა მხოლოდ ნივთიერების მასაზე, არამედ ბზინვარების აგზნების მეთოდზეც. დიახ, ზე დაბალი ტემპერატურაბევრი სპექტრული ხაზი საერთოდ არ ჩანს. თუმცა, ლუმინესცენციის აგზნების სტანდარტულ პირობებში, რაოდენობრივი სპექტრალური ანალიზიც შეიძლება ჩატარდეს.
სპექტრული ანალიზის უპირატესობებია მაღალი მგრძნობელობადა შედეგების სიჩქარე. სპექტრული ანალიზის საშუალებით შესაძლებელია ოქროს არსებობის გამოვლენა 6 10-7 გ მასის ნიმუშში, ხოლო მასა მხოლოდ 10-8 გ. სპექტრული ანალიზით ფოლადის ხარისხის განსაზღვრა შესაძლებელია რამდენიმე ათეულში. წამების.
სპექტრული ანალიზი საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ქიმიური შემადგენლობა ციური სხეულებიმილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე დედამიწიდან. პლანეტებისა და ვარსკვლავების ატმოსფეროს ქიმიური შემადგენლობა, ვარსკვლავთშორის სივრცეში ცივი გაზი განისაზღვრება შთანთქმის სპექტრებით.
სპექტრების შესწავლით მეცნიერებმა შეძლეს ციური სხეულების არა მხოლოდ ქიმიური შემადგენლობის, არამედ მათი ტემპერატურის დადგენა. სპექტრული ხაზების ცვლა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ციური სხეულის სიჩქარის დასადგენად.

ამჟამად დადგენილია ყველა ატომის სპექტრი და შედგენილია სპექტრების ცხრილები. სპექტრული ანალიზის დახმარებით აღმოაჩინეს მრავალი ახალი ელემენტი: რუბიდიუმი, ცეზიუმი და ა.შ. ელემენტებს ხშირად ასახელებდნენ სპექტრის ყველაზე ინტენსიური ხაზების ფერის მიხედვით. რუბიდიუმი იძლევა მუქ წითელ, ლალისფერ ხაზებს. სიტყვა ცეზიუმი ნიშნავს "ცის ლურჯი". ეს არის ცეზიუმის სპექტრის ძირითადი ხაზების ფერი.
სწორედ სპექტრული ანალიზის დახმარებით შეიტყვეს მზისა და ვარსკვლავების ქიმიური შემადგენლობა. ანალიზის სხვა მეთოდები აქ საერთოდ შეუძლებელია. აღმოჩნდა, რომ ვარსკვლავები შედგება იგივე ქიმიური ელემენტებისაგან, რომლებიც დედამიწაზეა. საინტერესოა, რომ ჰელიუმი თავდაპირველად მზეში აღმოაჩინეს და მხოლოდ ამის შემდეგ იქნა ნაპოვნი დედამიწის ატმოსფეროში. ამ ელემენტის სახელი იხსენებს მისი აღმოჩენის ისტორიას: სიტყვა ჰელიუმი თარგმანში ნიშნავს "მზიან".
შედარებითი სიმარტივისა და მრავალფეროვნების გამო, სპექტრული ანალიზი წარმოადგენს ნივთიერების შემადგენლობის მონიტორინგის ძირითად მეთოდს მეტალურგიაში, მანქანათმშენებლობაში და ბირთვულ მრეწველობაში. სპექტრული ანალიზის დახმარებით დგინდება მადნებისა და მინერალების ქიმიური შემადგენლობა.
რთული, ძირითადად ორგანული ნარევების შემადგენლობა გაანალიზებულია მათი მოლეკულური სპექტრით.
სპექტრული ანალიზი შეიძლება ჩატარდეს არა მხოლოდ ემისიის სპექტრებიდან, არამედ შთანთქმის სპექტრებიდანაც. სწორედ მზისა და ვარსკვლავების სპექტრის შთანთქმის ხაზები იძლევა ამ ციური სხეულების ქიმიური შემადგენლობის შესწავლას. მზის კაშკაშა ზედაპირი - ფოტოსფერო - იძლევა უწყვეტ სპექტრს. მზის ატმოსფეროშერჩევით შთანთქავს შუქს ფოტოსფეროდან, რაც იწვევს შთანთქმის ხაზების გაჩენას ფოტოსფეროს უწყვეტი სპექტრის ფონზე.
მაგრამ მზის ატმოსფერო ასხივებს სინათლეს. დროს მზის დაბნელებები, როდესაც მზის დისკიდახურულია მთვარის მიერ, სპექტრის ხაზები შებრუნებულია. მზის სპექტრში შთანთქმის ხაზების ნაცვლად, ემისიის ხაზები ანათებს.
ასტროფიზიკაში სპექტრული ანალიზი ესმით არა მხოლოდ ვარსკვლავების, გაზის ღრუბლების და ა.შ. ქიმიური შემადგენლობის დასადგენად, არამედ მრავალი სხვა. ფიზიკური მახასიათებლებიეს ობიექტები: ტემპერატურა, წნევა, სიჩქარე, მაგნიტური ინდუქცია.
ასტროფიზიკის გარდა, სპექტრული ანალიზი ფართოდ გამოიყენება კრიმინალისტიკაში, დანაშაულის ადგილზე აღმოჩენილი მტკიცებულებების გამოსაძიებლად. ასევე, სპექტრული ანალიზი სასამართლო ექსპერტიზაში ხელს უწყობს მკვლელობის იარაღის დადგენას და, ზოგადად, დანაშაულის ზოგიერთი დეტალის გამოვლენას.
სპექტრული ანალიზი კიდევ უფრო ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში. აქ მისი გამოყენება ძალიან ფართოა. მისი გამოყენება შესაძლებელია როგორც დიაგნოსტიკისთვის, ასევე ადამიანის ორგანიზმში უცხო ნივთიერებების დასადგენად.
სპექტრული ანალიზი საჭიროებს სპეციალურ სპექტრალურ ინსტრუმენტებს, რომლებსაც შემდგომ განვიხილავთ.

სპექტრული მოწყობილობები.

სპექტრების ზუსტი შესწავლისთვის ისეთი მარტივი მოწყობილობები, როგორიცაა სინათლის სხივის შემზღუდველი ვიწრო ჭრილი და პრიზმა აღარ არის საკმარისი. საჭიროა ინსტრუმენტები, რომლებიც იძლევა მკაფიო სპექტრს, ანუ ინსტრუმენტები, რომლებიც კარგად გამოყოფს ტალღებს სხვადასხვა სიგრძისდა არა გადახურვა ინდივიდუალური სექციებისპექტრი. ასეთ მოწყობილობებს სპექტრულ მოწყობილობებს უწოდებენ. ყველაზე ხშირად, სპექტრული აპარატის ძირითადი ნაწილი არის პრიზმა ან დიფრაქციული ბადე.
განვიხილოთ პრიზმის სპექტრული აპარატის მოწყობილობის სქემა. შესწავლილი გამოსხივება პირველად შედის მოწყობილობის იმ ნაწილში, რომელსაც ეწოდება კოლიმატორი. კოლიმატორი არის მილი, რომლის ერთ ბოლოში არის ეკრანი ვიწრო ჭრილით, ხოლო მეორეზე - კონვერგირებადი ლინზა. უფსკრული არის ფოკუსური მანძილილინზიდან. მაშასადამე, დივერგენციული სინათლის სხივი, რომელიც ლინზში შედის ჭრილიდან, გამოდის მისგან პარალელური სხივით და ეცემა პრიზმაზე.
როგორც სხვადასხვა სიხშირეზეშეესაბამება სხვადასხვა რეფრაქციულ მაჩვენებლებს, შემდეგ პრიზმიდან გამოდის პარალელური სხივები, რომლებიც არ ემთხვევა მიმართულებით. ლინზაზე ეცემა. ამ ლინზის ფოკუსურ მანძილზე არის ეკრანი - ყინვაგამძლე მინა ან ფოტოგრაფიული ფირფიტა. ლინზა ფოკუსირებს სხივების პარალელურ სხივებს ეკრანზე და ჭრილის ერთი გამოსახულების ნაცვლად, მთელი ხაზისურათები. თითოეულ სიხშირეს (ვიწრო სპექტრული ინტერვალი) აქვს საკუთარი გამოსახულება. ყველა ეს სურათი ერთად ქმნის სპექტრს.
აღწერილ ინსტრუმენტს ეწოდება სპექტროგრაფი. თუ მეორე ლინზისა და ეკრანის ნაცვლად, ტელესკოპი გამოიყენება სპექტრების ვიზუალური დაკვირვებისთვის, მაშინ მოწყობილობას ეწოდება სპექტროსკოპი. პრიზები და სპექტრული მოწყობილობების სხვა დეტალები სულაც არ არის დამზადებული მინისგან. შუშის ნაცვლად ასევე გამოიყენება გამჭვირვალე მასალები, როგორიცაა კვარცი, ქვის მარილი და ა.შ.

შესავალი ……………………………………………………………………………………….2

გამოსხივების მექანიზმი…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ენერგიის განაწილება სპექტრში……………………………………………………………….4

სპექტრის ტიპები……………………………………………………………………………………….6

სპექტრული ანალიზის სახეები………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………….

დასკვნა………………………………………………………………………………..9

ლიტერატურა………………………………………………………………………………….11

შესავალი

სპექტრი არის სინათლის დაშლა მის შემადგენელ ნაწილებად, სხვადასხვა ფერის სხივებად.

სხვადასხვა ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის შესწავლის მეთოდი მათი ხაზის ემისიის ან შთანთქმის სპექტრით ე.წ. სპექტრალური ანალიზი.სპექტრული ანალიზი მოითხოვს ნივთიერების უმნიშვნელო რაოდენობას. სიჩქარემ და მგრძნობელობამ ეს მეთოდი შეუცვლელი გახადა როგორც ლაბორატორიებში, ასევე ასტროფიზიკაში. ვინაიდან პერიოდული ცხრილის თითოეული ქიმიური ელემენტი ასხივებს მხოლოდ მისთვის დამახასიათებელ ხაზოვან ემისიას და შთანთქმის სპექტრს, ეს შესაძლებელს ხდის ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის შესწავლას. ფიზიკოსებმა კირხჰოფმა და ბუნსენმა პირველად სცადეს მისი გაკეთება 1859 წელს, აშენდა სპექტროსკოპი.მასში სინათლე გადადიოდა ტელესკოპის ერთი კიდედან ამოჭრილი ვიწრო ჭრილით (ამ ჭრილით მილს კოლიმატორი ეწოდება). კოლიმატორიდან სხივები დაეცა პრიზმაზე, რომელიც დაფარული იყო შიგ შავი ქაღალდით გაკრული ყუთით. პრიზმამ გვერდზე გადააგდო ჭრილიდან გამოსული სხივები. იყო სპექტრი. ამის შემდეგ ფანჯარა დაკიდეს ფარდით და კოლიმატორის ჭრილთან მოათავსეს ანთებული სანთურა. სხვადასხვა ნივთიერების ნაჭრები სათითაოდ შეჰყავდათ სანთლის ცეცხლში და მეორე ტელესკოპით ათვალიერებდნენ მიღებულ სპექტრს. აღმოჩნდა, რომ თითოეული ელემენტის ცხელი ორთქლი იძლევოდა მკაცრად განსაზღვრული ფერის სხივებს, პრიზმამ კი ეს სხივები მკაცრად განსაზღვრულ ადგილას გადაიხარა და, შესაბამისად, ვერც ერთი ფერი ვერ ფარავდა მეორეს. ამან გამოიწვია დასკვნა, რომ ნაპოვნი იქნა ქიმიური ანალიზის რადიკალურად ახალი მეთოდი - ნივთიერების სპექტრით. 1861 წელს კირხჰოფმა ამ აღმოჩენის საფუძველზე დაამტკიცა მზის ქრომოსფეროში მრავალი ელემენტის არსებობა, რამაც საფუძველი ჩაუყარა ასტროფიზიკას.

რადიაციული მექანიზმი

სინათლის წყარომ უნდა მოიხმაროს ენერგია. სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ტალღები ტალღის სიგრძით 4 * 10 -7 - 8 * 10 -7 მ. ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა დამუხტული ნაწილაკების აჩქარებული მოძრაობის დროს. ეს დამუხტული ნაწილაკები ატომების ნაწილია. მაგრამ, იმის ცოდნის გარეშე, როგორ არის მოწყობილი ატომი, ვერაფერს ვიტყვით სანდო გამოსხივების მექანიზმზე. მხოლოდ ნათელია, რომ ატომის შიგნით არ არის სინათლე, ისევე როგორც არ არის ხმა ფორტეპიანოს სიმებში. სიმის მსგავსად, რომელიც ხმას იწყებს მხოლოდ ჩაქუჩის დარტყმის შემდეგ, ატომები იბადებიან სინათლეზე მხოლოდ აღგზნების შემდეგ.

იმისათვის, რომ ატომმა გამოასხივოს, მას სჭირდება ენერგიის გადაცემა. გამოსხივებით ატომი კარგავს მიღებულ ენერგიას, ხოლო ნივთიერების უწყვეტი ბზინვისთვის აუცილებელია მის ატომებში ენერგიის შემოდინება გარედან.

თერმული გამოსხივება.გამოსხივების უმარტივესი და გავრცელებული ტიპია თერმული გამოსხივება, რომლის დროსაც ატომების მიერ ენერგიის დაკარგვა სინათლის გამოსხივებისთვის კომპენსირდება ატომების ან (მოლეკულების) თერმული მოძრაობის ენერგიით. რაც უფრო მაღალია სხეულის ტემპერატურა, მით უფრო სწრაფად მოძრაობენ ატომები. როდესაც სწრაფი ატომები (მოლეკულები) ერთმანეთს ეჯახებიან, მათი კინეტიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება ატომების აგზნების ენერგიად, რომლებიც შემდეგ ასხივებენ სინათლეს.

გამოსხივების სითბოს წყაროა მზე, ისევე როგორც ჩვეულებრივი ინკანდესენტური ნათურა. ნათურა არის ძალიან მოსახერხებელი, მაგრამ არაეკონომიური წყარო. ნათურაში ელექტრული დენით გამოთავისუფლებული მთელი ენერგიის მხოლოდ დაახლოებით 12% გარდაიქმნება სინათლის ენერგიად. სინათლის სითბოს წყარო არის ალი. ჭვარტლის მარცვალი თბება საწვავის წვის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიით და გამოყოფს სინათლეს.

ელექტროლუმინესცენცია.ატომებისთვის საჭირო ენერგია სინათლის გამოსაცემად შეიძლება ასევე იყოს ნასესხები არათერმული წყაროებიდან. აირებში განმუხტვისას ელექტრული ველი ელექტრონებს დიდ კინეტიკურ ენერგიას ანიჭებს. სწრაფი ელექტრონები განიცდიან შეჯახებას ატომებთან. ელექტრონების კინეტიკური ენერგიის ნაწილი მიდის ატომების აგზნებაზე. აღგზნებული ატომები გამოყოფენ ენერგიას სინათლის ტალღების სახით. ამის გამო გაზში გამონადენს თან ახლავს ბზინვარება. ეს არის ელექტროლუმინესცენცია.

კათოდოლუმინესცენცია.ელექტრონებით მათი დაბომბვით გამოწვეული მყარი სხეულების სიკაშკაშეს კათოდოლუმინესცენცია ეწოდება. კათოდოლუმინესცენცია ტელევიზორებზე კათოდური სხივების მილების ეკრანებს ანათებს.

ქიმილუმინესცენცია.ზოგიერთ ქიმიურ რეაქციაში, რომელიც ათავისუფლებს ენერგიას, ამ ენერგიის ნაწილი პირდაპირ იხარჯება სინათლის გამოყოფაზე. სინათლის წყარო რჩება ცივი (მას აქვს გარემოს ტემპერატურა). ამ მოვლენას ქიმიოლუმინესცენცია ეწოდება.

ფოტოლუმინესცენცია.ნივთიერებაზე დაცემული სინათლე ნაწილობრივ აირეკლება და ნაწილობრივ შეიწოვება. შთანთქმის სინათლის ენერგია უმეტეს შემთხვევაში იწვევს მხოლოდ სხეულების გათბობას. თუმცა, ზოგიერთი სხეული თავად იწყებს ბრწყინავს პირდაპირ მასზე რადიაციული ინციდენტის გავლენის ქვეშ. ეს არის ფოტოლუმინესცენცია. სინათლე აღაგზნებს მატერიის ატომებს (ზრდის მათ შინაგან ენერგიას), რის შემდეგაც ისინი თავისთავად ხაზს უსვამენ. მაგალითად, მანათობელი საღებავები, რომლებიც ფარავს ბევრ საშობაო დეკორაციას, ასხივებენ შუქს მათი დასხივების შემდეგ.

ფოტოლუმინესცენციის დროს გამოსხივებულ შუქს, როგორც წესი, აქვს უფრო გრძელი ტალღის სიგრძე, ვიდრე სინათლე, რომელიც ამაღელვებს ბზინვარებას. ამის დაკვირვება შესაძლებელია ექსპერიმენტულად. თუ სინათლის სხივს მიმართავთ ფლუორესციტის (ორგანული საღებავი) შემცველ ჭურჭელს,

გაივლის იისფერი სინათლის ფილტრში, შემდეგ ეს სითხე იწყებს მწვანე-ყვითელი შუქით ანათებს, ანუ უფრო გრძელი ტალღის სიგრძის შუქს, ვიდრე იისფერი სინათლის.

ფოტოლუმინესცენციის ფენომენი ფართოდ გამოიყენება ფლუორესცენტურ ნათურებში. საბჭოთა ფიზიკოსმა ს.ი. ვავილოვმა შესთავაზა გამონადენი მილის შიდა ზედაპირის დაფარვა ნივთიერებებით, რომლებსაც შეუძლიათ კაშკაშა ელვარება გაზის გამონადენის მოკლე ტალღის გამოსხივების მოქმედებით. ფლუორესცენტური ნათურები დაახლოებით სამიდან ოთხჯერ უფრო ეკონომიურია, ვიდრე ჩვეულებრივი ინკანდესენტური ნათურები.

ჩამოთვლილია გამოსხივების ძირითადი ტიპები და მათი შემქმნელი წყაროები. რადიაციის ყველაზე გავრცელებული წყაროა თერმული.

ენერგიის განაწილება სპექტრში

რეფრაქციული პრიზმის უკან ეკრანზე, სპექტრის მონოქრომატული ფერები განლაგებულია შემდეგი თანმიმდევრობით: წითელი (აქვს ყველაზე დიდი ტალღის სიგრძე ხილული სინათლის ტალღებს შორის (k = 7,6 (10-7 მ და ყველაზე დაბალი გარდატეხის ინდექსი), ნარინჯისფერი, ყვითელი, მწვანე, ლურჯი, ლურჯი და იისფერი (რომელიც უმცირესი ტალღის სიგრძე აქვს ხილულ სპექტრში (f = 4 (10-7 მ და ყველაზე მაღალი გარდატეხის ინდექსი). არცერთი წყარო არ იძლევა მონოქრომატულ შუქს, ანუ მკაცრად განსაზღვრულ შუქს. ტალღის სიგრძე ჩვენ დავრწმუნდით ამაში პრიზმის გამოყენებით სინათლის სპექტრად დაშლის ექსპერიმენტებით, ასევე ჩარევისა და დიფრაქციის ექსპერიმენტებით.

ენერგია, რომელსაც წყაროდან შუქი ატარებს, გარკვეული გზით ნაწილდება ყველა ტალღის სიგრძის ტალღებზე, რომლებიც ქმნიან სინათლის სხივს. ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ენერგია ნაწილდება სიხშირეებზე, ვინაიდან ტალღის სიგრძესა და სიხშირეს შორის მარტივი კავშირია: v = c.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ნაკადის სიმკვრივე, ან ინტენსივობა /, განისაზღვრება ენერგიით &W, რომელიც მიეკუთვნება ყველა სიხშირეს. სიხშირეებზე რადიაციის განაწილების დასახასიათებლად საჭიროა ახალი მნიშვნელობის შემოღება: ინტენსივობა ერთეულ სიხშირის ინტერვალზე. ამ მნიშვნელობას ეწოდება გამოსხივების ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე.

რადიაციის ნაკადის სპექტრული სიმკვრივის აღმოჩენა შესაძლებელია ექსპერიმენტულად. ამისათვის თქვენ უნდა გამოიყენოთ პრიზმა მისაღებად ემისიის სპექტრიმაგალითად, ელექტრული რკალი და გავზომოთ რადიაციული ნაკადის სიმკვრივე სიგანის მცირე სპექტრულ ინტერვალებზე Av.

ჩვეულებრივი თერმომეტრი ზედმეტად მგრძნობიარეა ასეთ ექსპერიმენტებში წარმატებით გამოსაყენებლად. საჭიროა უფრო მგრძნობიარე ტემპერატურის საზომი ინსტრუმენტები. შეგიძლიათ აიღოთ ელექტრო თერმომეტრი, რომელშიც მგრძნობიარე ელემენტი დამზადებულია თხელი ლითონის ფირფიტის სახით. ეს ფირფიტა უნდა იყოს დაფარული ჭვარტლის თხელი ფენით, რომელიც თითქმის მთლიანად შთანთქავს ნებისმიერი ტალღის სიგრძის სინათლეს.

ინსტრუმენტის სითბოსმგრძნობიარე ფირფიტა უნდა განთავსდეს სპექტრის ამა თუ იმ ადგილას. l სიგრძის მთელი ხილული სპექტრი წითელი სხივებიდან იისფერამდე შეესაბამება სიხშირის ინტერვალს v kr-დან y f-მდე. სიგანე შეესაბამება მცირე ინტერვალს Av. მოწყობილობის შავი ფირფიტის გაცხელებით შეიძლება ვიმსჯელოთ რადიაციის ნაკადის სიმკვრივეზე სიხშირის ინტერვალზე Av. ფირფიტის სპექტრის გასწვრივ გადაადგილებით, აღმოვაჩენთ, რომ ენერგიის უმეტესი ნაწილი სპექტრის წითელ ნაწილშია და არა ყვითელ-მწვანეში, როგორც ეს თვალისთვის ჩანს.

ამ ექსპერიმენტების შედეგებზე დაყრდნობით, შესაძლებელია გამოვსახოთ რადიაციის ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივის დამოკიდებულება სიხშირეზე. რადიაციის ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე განისაზღვრება ფირფიტის ტემპერატურით და სიხშირის პოვნა რთული არ არის, თუ მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება სინათლის დასაშლელად, დაკალიბრებულია, ანუ თუ ცნობილია, რა სიხშირეს შეესაბამება სპექტრის მოცემული მონაკვეთი. რომ.

აბსცისის ღერძის გასწვრივ Av ინტერვალების შუა წერტილების შესაბამისი სიხშირეების მნიშვნელობების გამოსახვით და გამოსხივების ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივის ორდინატთა ღერძის გასწვრივ, მივიღებთ წერტილების სერიას, რომლის მეშვეობითაც შესაძლებელია გლუვი მრუდის დახატვა. ეს მრუდი იძლევა ენერგიის განაწილების ვიზუალურ წარმოდგენას და ელექტრული რკალის სპექტრის ხილულ ნაწილს.

სპექტრული მოწყობილობები.სპექტრების ზუსტი შესწავლისთვის ისეთი მარტივი მოწყობილობები, როგორიცაა სინათლის სხივის შემზღუდველი ვიწრო ჭრილი და პრიზმა აღარ არის საკმარისი. საჭიროა ინსტრუმენტები, რომლებიც იძლევა მკაფიო სპექტრს, ანუ ინსტრუმენტები, რომლებიც კარგად გამოყოფს სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ტალღებს და არ იძლევა სპექტრის ცალკეული მონაკვეთების გადაფარვას. ასეთ მოწყობილობებს სპექტრულ მოწყობილობებს უწოდებენ. ყველაზე ხშირად, სპექტრული აპარატის ძირითადი ნაწილი არის პრიზმა ან დიფრაქციული ბადე.

განვიხილოთ პრიზმის სპექტრული აპარატის მოწყობილობის სქემა. შესწავლილი გამოსხივება პირველად შედის მოწყობილობის იმ ნაწილში, რომელსაც ეწოდება კოლიმატორი. კოლიმატორი არის მილი, რომლის ერთ ბოლოში არის ეკრანი ვიწრო ჭრილით, ხოლო მეორეზე - კონვერგირებადი ლინზა. ჭრილი მდებარეობს ლინზიდან ფოკუსურ მანძილზე. მაშასადამე, დივერგენციული სინათლის სხივი, რომელიც ლინზში შედის ჭრილიდან, გამოდის მისგან პარალელური სხივით და ეცემა პრიზმაზე.

ვინაიდან სხვადასხვა სიხშირე შეესაბამება სხვადასხვა რეფრაქციულ მაჩვენებელს, პრიზმიდან გამოდის პარალელური სხივები, რომლებიც არ ემთხვევა მიმართულებით. ლინზაზე ეცემა. ამ ლინზის ფოკუსურ მანძილზე არის ეკრანი - ყინვაგამძლე მინა ან

ფოტოგრაფიული ფირფიტა. ლინზა ამახვილებს სხივების პარალელურ სხივებზე ეკრანზე და ჭრილის ერთი გამოსახულების ნაცვლად მიიღება სურათების მთელი სერია. თითოეულ სიხშირეს (ვიწრო სპექტრული ინტერვალი) აქვს საკუთარი გამოსახულება. ყველა ეს სურათი ერთად ქმნის სპექტრს.

აღწერილ ინსტრუმენტს ეწოდება სპექტროგრაფი. თუ მეორე ლინზისა და ეკრანის ნაცვლად, ტელესკოპი გამოიყენება სპექტრების ვიზუალური დაკვირვებისთვის, მაშინ ინსტრუმენტს ეწოდება სპექტროსკოპი, როგორც ეს ზემოთ იყო აღწერილი. პრიზები და სპექტრული მოწყობილობების სხვა დეტალები სულაც არ არის დამზადებული მინისგან. შუშის ნაცვლად ასევე გამოიყენება გამჭვირვალე მასალები, როგორიცაა კვარცი, ქვის მარილი და ა.შ.

სპექტრის ტიპები

ნივთიერებების გამოსხივების სპექტრული შემადგენლობა ძალიან მრავალფეროვანია. მაგრამ, ამის მიუხედავად, ყველა სპექტრი, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ტიპად:

უწყვეტი სპექტრები.მზის სპექტრი ან რკალის სინათლის სპექტრი უწყვეტია. ეს ნიშნავს, რომ ყველა ტალღის სიგრძე წარმოდგენილია სპექტრში. სპექტრში არ არის უწყვეტობა და სპექტროგრაფის ეკრანზე ჩანს უწყვეტი მრავალფეროვანი ზოლი.

ენერგიის სიხშირის განაწილება, ანუ გამოსხივების ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივე, განსხვავებულია სხვადასხვა სხეულებისთვის. მაგალითად, ძალიან შავი ზედაპირის მქონე სხეული ასხივებს ყველა სიხშირის ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, მაგრამ გამოსხივების ინტენსივობის სპექტრული სიმკვრივის დამოკიდებულების მრუდი სიხშირეზე აქვს მაქსიმუმი გარკვეულ სიხშირეზე. რადიაციული ენერგია, რომელიც მიეკუთვნება ძალიან მცირე და ძალიან მაღალ სიხშირეებს, უმნიშვნელოა. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რადიაციის მაქსიმალური სპექტრული სიმკვრივე გადადის მოკლე ტალღებისკენ.

უწყვეტი (ან უწყვეტი) სპექტრები, როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, იძლევა მყარ ან თხევად მდგომარეობაში მყოფ სხეულებს, ასევე ძლიერ შეკუმშულ აირებს. უწყვეტი სპექტრის მისაღებად, თქვენ უნდა გაათბოთ სხეული მაღალ ტემპერატურაზე.

უწყვეტი სპექტრის ბუნება და მისი არსებობის ფაქტი განისაზღვრება არა მხოლოდ ცალკეული გამოსხივების ატომების თვისებებით, არამედ დიდწილად დამოკიდებულია ატომების ერთმანეთთან ურთიერთქმედებაზე.

უწყვეტი სპექტრი ასევე წარმოიქმნება მაღალი ტემპერატურის პლაზმით. ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა პლაზმისგან, ძირითადად, როდესაც ელექტრონები იონებს ეჯახებიან.

ხაზის სპექტრები.მოდით შევიყვანოთ გაზის სანთურის ფერმკრთალ ცეცხლში აზბესტის ნაჭერი, რომელიც დასველებულია ჩვეულებრივი სუფრის მარილის ხსნარში.

სპექტროსკოპის საშუალებით ალიზე დაკვირვებისას, კაშკაშა ყვითელი ხაზი ციმციმებს ალის ძლივს გამორჩეული უწყვეტი სპექტრის ფონზე. ეს ყვითელი ხაზი მოცემულია ნატრიუმის ორთქლით, რომელიც წარმოიქმნება ნატრიუმის ქლორიდის მოლეკულების ცეცხლში გაყოფის დროს. თითოეული მათგანი წარმოადგენს სხვადასხვა სიკაშკაშის ფერადი ხაზების პალიზადს, გამოყოფილი ფართო ბნელით

ზოლები. ასეთ სპექტრებს ხაზოვანი სპექტრები ეწოდება. ხაზის სპექტრის არსებობა ნიშნავს, რომ ნივთიერება ასხივებს მხოლოდ საკმაოდ გარკვეული ტალღის სიგრძის სინათლეს (უფრო ზუსტად, გარკვეულ ძალიან ვიწრო სპექტრულ ინტერვალებში). თითოეულ ხაზს აქვს სასრული სიგანე.

ხაზის სპექტრები იძლევა ყველა ნივთიერებას აირისებრ ატომურ (მაგრამ არა მოლეკულურ) მდგომარეობაში. ამ შემთხვევაში სინათლე გამოიყოფა ატომებით, რომლებიც პრაქტიკულად არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. ეს არის ყველაზე ფუნდამენტური, ძირითადი ტიპის სპექტრები.

იზოლირებული ატომები ასხივებენ მკაცრად განსაზღვრულ ტალღის სიგრძეებს. ჩვეულებრივ, ხაზის სპექტრები შეინიშნება ნივთიერების ორთქლის სიკაშკაშის გამოყენებით ცეცხლში ან გაზის გამონადენის ბზინვარების გამოყენებით შესწავლილი გაზით სავსე მილში.

ატომური გაზის სიმკვრივის ზრდით, ინდივიდუალური სპექტრული ხაზები ფართოვდება და, ბოლოს და ბოლოს, გაზის ძალიან დიდი შეკუმშვით, როდესაც ატომების ურთიერთქმედება მნიშვნელოვანი ხდება, ეს ხაზები ერთმანეთს გადაფარავს და ქმნიან უწყვეტ სპექტრს.

ზოლიანი სპექტრები.ზოლიანი სპექტრი შედგება ცალკეული ზოლებისაგან, რომლებიც გამოყოფილია მუქი უფსკრულით. ძალიან კარგი სპექტრული აპარატის დახმარებით შეიძლება

აღმოაჩინე, რომ თითოეული ზოლი არის დიდი რაოდენობით ძალიან მჭიდროდ დაშორებული ხაზების კოლექცია. ხაზოვანი სპექტრებისგან განსხვავებით, ზოლიანი სპექტრები იქმნება არა ატომებით, არამედ მოლეკულებით, რომლებიც არ არიან შეკრული ან სუსტად შეკრული ერთმანეთთან.

მოლეკულური სპექტრების დასაკვირვებლად, ისევე როგორც ხაზოვანი სპექტრების დასაკვირვებლად, ჩვეულებრივ გამოიყენება ორთქლის სიკაშკაშე ცეცხლში ან გაზის გამონადენის სიკაშკაშე.

შთანთქმის სპექტრები.ყველა ნივთიერება, რომლის ატომიც აღგზნებულ მდგომარეობაშია, ასხივებს სინათლის ტალღებს, რომელთა ენერგია ტალღების სიგრძეზე გარკვეული გზით ნაწილდება. ნივთიერების მიერ სინათლის შთანთქმა ასევე დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე. ამრიგად, წითელი მინა გადასცემს წითელ შუქის შესაბამის ტალღებს და შთანთქავს ყველა დანარჩენს.

თუ თეთრი შუქი გადის ცივ, არაგამოსხივებულ გაზში, მაშინ მუქი ხაზები ჩნდება წყაროს უწყვეტი სპექტრის ფონზე. გაზი ყველაზე ინტენსიურად შთანთქავს ზუსტად იმ ტალღის სიგრძის შუქს, რომელსაც ის ასხივებს, როცა ძალიან ცხელა. მუქი ხაზები უწყვეტი სპექტრის ფონზე არის შთანთქმის ხაზები, რომლებიც ერთად ქმნიან შთანთქმის სპექტრს.

არსებობს უწყვეტი, ხაზოვანი და ზოლიანი ემისიის სპექტრები და იგივე რაოდენობის შთანთქმის სპექტრები.

ხაზების სპექტრები განსაკუთრებით მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ, რადგან მათი სტრუქტურა პირდაპირ კავშირშია ატომის სტრუქტურასთან. ყოველივე ამის შემდეგ, ეს სპექტრები იქმნება ატომების მიერ, რომლებიც არ განიცდიან გარე გავლენას. მაშასადამე, ხაზის სპექტრების გაცნობით, ამით ჩვენ ვდგამთ პირველ ნაბიჯს ატომების სტრუქტურის შესასწავლად. ამ სპექტრებზე დაკვირვებით მეცნიერებმა მიიღეს

ატომის შიგნით „შეხედვის“ უნარი. აქ ოპტიკა მჭიდრო კავშირშია ატომურ ფიზიკასთან.

სპექტრალური ანალიზის სახეები

ხაზის სპექტრის მთავარი თვისება ის არის, რომ ნივთიერების ხაზის სპექტრის ტალღის სიგრძე (ან სიხშირეები) დამოკიდებულია მხოლოდ ამ ნივთიერების ატომების თვისებებზე, მაგრამ სრულიად დამოუკიდებელია ატომების ლუმინესცენციის აგზნების მეთოდისგან. ატომები

ნებისმიერი ქიმიური ელემენტი იძლევა სპექტრს, რომელიც არ არის ყველა სხვა ელემენტის სპექტრის მსგავსი: მათ შეუძლიათ ტალღების სიგრძის მკაცრად განსაზღვრული სიმრავლის გამოსხივება.

სპექტრული ანალიზი ეფუძნება ამას - ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრის მეთოდი მისი სპექტრიდან. ადამიანის თითის ანაბეჭდების მსგავსად, ხაზის სპექტრებს უნიკალური პიროვნება აქვთ. თითის კანზე ნიმუშების უნიკალურობა ხშირად კრიმინალის პოვნაში ეხმარება. ანალოგიურად, სპექტრების ინდივიდუალობის გამო, არსებობს

სხეულის ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრის უნარი. სპექტრალური ანალიზის გამოყენებით, შეგიძლიათ ამ ელემენტის აღმოჩენა რთული ნივთიერების შემადგენლობაში. ეს ძალიან მგრძნობიარე მეთოდია.

ამჟამად ცნობილია შემდეგი ტიპებისპექტრალური ანალიზები - ატომური სპექტრული ანალიზი (ASA)(განსაზღვრავს ნიმუშის ელემენტარულ შემადგენლობას ატომური (იონური) ემისიის და შთანთქმის სპექტრიდან), ემისია ACA(ატომების, იონებისა და მოლეკულების ემისიის სპექტრების მიხედვით, რომლებიც აღგზნებულია ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვადასხვა წყაროებით g- გამოსხივებიდან მიკროტალღურამდე დიაპაზონში), ატომური შთანთქმის SA(ახორციელებს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმის სპექტრების მიხედვით გაანალიზებული ობიექტების (ატომები, მოლეკულები, ნივთიერების იონები აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში)) ატომური ფლუორესცენცია SA, მოლეკულური სპექტრული ანალიზი (MSA) (მოლეკულური შემადგენლობანივთიერებები შთანთქმის, ლუმინესცენციის და სინათლის რამანის გაფანტვის მოლეკულური სპექტრით.), ხარისხის ISA(საკმარისია განსაზღვრული ელემენტების ანალიტიკური ხაზების არსებობის ან არარსებობის დადგენა. ვიზუალური ნახვის დროს ხაზების სიკაშკაშის მიხედვით შეიძლება მიახლოებით შეფასდეს გარკვეული ელემენტების შემცველობა ნიმუშში). რაოდენობრივი ISA(წარმოებულია ნიმუშის სპექტრში ორი სპექტრული ხაზის ინტენსივობის შედარებით, რომელთაგან ერთი მიეკუთვნება განმსაზღვრელ ელემენტს, ხოლო მეორე (შედარების ხაზი) ნიმუშის ძირითად ელემენტს, რომლის კონცენტრაცია ცნობილია, ან ცნობილ კონცენტრაციაზე სპეციალურად შეყვანილი ელემენტი).

ISA ეფუძნება ტესტის ნიმუშის გაზომილი სპექტრის ხარისხობრივ და რაოდენობრივ შედარებას ცალკეული ნივთიერებების სპექტრებთან. შესაბამისად, განასხვავებენ ხარისხობრივ და რაოდენობრივ ISA-ს. სხვადასხვა ტიპის მოლეკულური სპექტრები გამოიყენება MSA-ში, ბრუნვის [სპექტრები მიკროტალღურ და გრძელტალღოვან ინფრაწითელ (IR) რეგიონებში], ვიბრაციულ და ვიბრაციულ-ბრუნვის [შთანთქმის და ემისიის სპექტრები შუა IR რეგიონში, რამანის სპექტრები, IR ფლუორესცენციის სპექტრები. ], ელექტრონული, ელექტრო-ვიბრაციული და ელექტრო-ვიბრაციული-ბრუნვის [შთანთქმის და გადაცემის სპექტრები ხილულ და ულტრაიისფერ (UV) რეგიონებში, ფლუორესცენციის სპექტრები]. ISA იძლევა მცირე რაოდენობით (ზოგიერთ შემთხვევაში, ფრაქციების) ანალიზს მკგდა ნაკლები) ნივთიერებები აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობებში.

ნივთიერების შემადგენლობის რაოდენობრივი ანალიზი მისი სპექტრით რთულია, რადგან სპექტრული ხაზების სიკაშკაშე დამოკიდებულია არა მხოლოდ ნივთიერების მასაზე, არამედ ბზინვარების აგზნების მეთოდზეც. ამრიგად, დაბალ ტემპერატურაზე, ბევრი სპექტრული ხაზი საერთოდ არ ჩანს. თუმცა, ლუმინესცენციის აგზნების სტანდარტულ პირობებში, რაოდენობრივი სპექტრალური ანალიზიც შეიძლება ჩატარდეს.

ამ ანალიზებიდან ყველაზე ზუსტია ატომური შთანთქმის SA. AAA ტექნიკა ბევრად უფრო მარტივია სხვა მეთოდებთან შედარებით, იგი ხასიათდება მაღალი სიზუსტით ნიმუშებში ელემენტების არა მხოლოდ მცირე, არამედ მაღალი კონცენტრაციის განსაზღვრისას. AAA წარმატებით ცვლის შრომატევადი და ხანგრძლივი ქიმიური მეთოდებიანალიზი, არ ჩამოუვარდება მათ სიზუსტით.

დასკვნა

სწორედ სპექტრული ანალიზის დახმარებით შეიტყვეს მზისა და ვარსკვლავების ქიმიური შემადგენლობა. ანალიზის სხვა მეთოდები აქ საერთოდ შეუძლებელია. აღმოჩნდა, რომ ვარსკვლავები შედგება იგივე ქიმიური ელემენტებისაგან, რომლებიც დედამიწაზეა. საინტერესოა, რომ ჰელიუმი თავდაპირველად მზეში აღმოაჩინეს და მხოლოდ ამის შემდეგ იქნა ნაპოვნი დედამიწის ატმოსფეროში. ამის სახელი

ელემენტი იხსენებს მისი აღმოჩენის ისტორიას: სიტყვა ჰელიუმი თარგმანში "მზიანს" ნიშნავს.

შედარებითი სიმარტივისა და მრავალფეროვნების გამო, სპექტრალური ანალიზი წარმოადგენს ნივთიერების შემადგენლობის მონიტორინგის ძირითად მეთოდს მეტალურგიაში, მექანიკურ ინჟინერიასა და ბირთვულ მრეწველობაში. სპექტრული ანალიზის დახმარებით დგინდება მადნებისა და მინერალების ქიმიური შემადგენლობა.

რთული, ძირითადად ორგანული ნარევების შემადგენლობა გაანალიზებულია მათი მოლეკულური სპექტრით.

სპექტრული ანალიზი შეიძლება ჩატარდეს არა მხოლოდ ემისიის სპექტრებიდან, არამედ შთანთქმის სპექტრებიდანაც. სწორედ მზისა და ვარსკვლავების სპექტრის შთანთქმის ხაზები იძლევა ამ ციური სხეულების ქიმიური შემადგენლობის შესწავლას. მზის კაშკაშა ზედაპირი - ფოტოსფერო - იძლევა უწყვეტ სპექტრს. მზის ატმოსფერო შერჩევით შთანთქავს შუქს ფოტოსფეროდან, რაც იწვევს შთანთქმის ხაზების გამოჩენას ფოტოსფეროს უწყვეტი სპექტრის ფონზე.

მაგრამ მზის ატმოსფერო ასხივებს სინათლეს. მზის დაბნელების დროს, როდესაც მზის დისკს მთვარე ფარავს, სპექტრის ხაზები იცვლება. მზის სპექტრში შთანთქმის ხაზების ნაცვლად, ემისიის ხაზები ანათებს.

ასტროფიზიკაში სპექტრული ანალიზი გაგებულია არა მხოლოდ ვარსკვლავების, გაზის ღრუბლების და ა.შ. ქიმიური შემადგენლობის დასადგენად, არამედ მრავალის საპოვნელად.

ამ ობიექტების სხვა ფიზიკური მახასიათებლები: ტემპერატურა, წნევა, სიჩქარე, მაგნიტური ინდუქცია.

ASA-ს ექსპრეს მეთოდები ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, სოფლის მეურნეობაში, გეოლოგიაში და ეროვნული ეკონომიკისა და მეცნიერების ბევრ სხვა სფეროში. ASA მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბირთვულ ტექნოლოგიაში, სუფთა ნახევარგამტარული მასალების წარმოებაში, ზეგამტარები და ა.შ. მეტალურგიაში ყველა ანალიზის 3/4-ზე მეტი შესრულებულია ASA მეთოდებით. კვანტომეტრების დახმარებით ტარდება ოპერატიული პროცედურა (2-3-ის ფარგლებში წთ) კონტროლი დნობის დროს ღია კერისა და კონვერტორების მრეწველობაში. გეოლოგიასა და გეოლოგიურ კვლევაში წელიწადში დაახლოებით 8 მილიონი ანალიზი ტარდება საბადოების შესაფასებლად. ASA გამოიყენება გარემოს დაცვისა და ნიადაგის ანალიზში, სასამართლო და მედიცინაში, ზღვის ფსკერის გეოლოგიასა და ზედა ატმოსფერული შემადგენლობის კვლევაში,

იზოტოპების გამოყოფა და გეოლოგიური და არქეოლოგიური ობიექტების ასაკისა და შემადგენლობის განსაზღვრა და ა.შ.

ასე რომ, სპექტრალური ანალიზი გამოიყენება ადამიანის საქმიანობის თითქმის ყველა ძირითად სფეროში. ამდენად, სპექტრული ანალიზი არა მხოლოდ მეცნიერული პროგრესის, არამედ ადამიანის ცხოვრების სტანდარტის განვითარების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტია.

ლიტერატურა

Zaidel A. N., სპექტრალური ანალიზის საფუძვლები, M., 1965,

სპექტრალური ანალიზის მეთოდები, M, 1962;

Chulanovsky V. M., Introduction to molecular spectral analysis, M. - L., 1951;

რუსანოვი AK, მადნების და მინერალების რაოდენობრივი სპექტრალური ანალიზის საფუძვლები. მ., 1971 წ

მანათობელი სხეულის მიერ რადიაციისთვის დახარჯული ენერგია შეიძლება შეივსოს სხვადასხვა წყაროდან. ჰაერში დაჟანგული ფოსფორი ანათებს ქიმიური ტრანსფორმაციის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის გამო. ამ სახის შუქს ქიმილუმინესცენცია ეწოდება.

ბზინვარებას, რომელიც წარმოიქმნება სხვადასხვა ტიპის დამოუკიდებელი აირის გამონადენის დროს, ელექტროლუმინესცენციას უწოდებენ. ელექტრონების მიერ მათი დაბომბვით გამოწვეულ მყარი სხეულების ნათებას კათოდური-ლუმინუმი და არასცენა ეწოდება. მისთვის დამახასიათებელი გარკვეული ტალღის სიგრძის λ 1 სხეულის მიერ გამოსხივება შეიძლება გამოწვეული იყოს ამ სხეულის დასხივებით (ან მანამდე დასხივებით) λ 2 ტალღის სიგრძის გამოსხივებით, რომელიც ნაკლებია λ 1-ზე. ასეთი პროცესები გაერთიანებულია ფოტოლუმინესცენციის სახელით.

მოდი, გამოსხივებული სხეული შემოვუაროთ სრულყოფილად ამრეკლი ზედაპირით შეუღწევადი გარსით (სურ. 154). ამოიღეთ ჰაერი ჭურვიდან. ჭურვის მიერ არეკლილი გამოსხივება, რომელიც სხეულზე ეცემა, შეიწოვება მასში (ნაწილობრივ ან მთლიანად). შესაბამისად, იქნება ენერგიის უწყვეტი გაცვლა სხეულსა და გარსის შემავსებელ რადიაციას შორის. თუ ენერგიის განაწილება სხეულსა და გამოსხივებას შორის უცვლელი რჩება თითოეული ტალღის სიგრძისთვის, სხეული-რადიაციული სისტემის მდგომარეობა წონასწორობაში იქნება. გამოცდილება გვიჩვენებს, რომ გამოსხივების ერთადერთი ტიპი, რომელიც შეიძლება იყოს წონასწორობაში გამოსხივებულ სხეულებთან, არის თერმული გამოსხივება. ყველა სხვა სახის გამოსხივება არ არის წონასწორობა.

თერმული გამოსხივების უნარი, იყოს წონასწორობაში გამოსხივებულ სხეულებთან, განპირობებულია იმით, რომ მისი ინტენსივობა იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. დავუშვათ, რომ წონასწორობა სხეულსა და გამოსხივებას შორის (იხ. სურ. 1) დარღვეულია და ორგანიზმი გამოყოფს უფრო მეტ ენერგიას, ვიდრე შთანთქავს. შემდეგ სხეულის შინაგანი ენერგია შემცირდება, რაც გამოიწვევს ტემპერატურის შემცირებას. ეს, თავის მხრივ, გამოიწვევს სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობის შემცირებას. სხეულის ტემპერატურა შემცირდება მანამ, სანამ სხეულის მიერ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა არ გახდება შეწოვილი ენერგიის რაოდენობის ტოლი. თუ წონასწორობა ირღვევა სხვა მიმართულებით, ანუ გამოსხივებული ენერგიის რაოდენობა შეიწოვებაზე ნაკლებია, სხეულის ტემპერატურა გაიზრდება მანამ, სანამ წონასწორობა კვლავ არ დამყარდება. ამრიგად, სხეულის რადიაციული სისტემის დისბალანსი იწვევს პროცესების წარმოქმნას, რომლებიც აღადგენს წონასწორობას.

სიტუაცია განსხვავებულია ნებისმიერი სახის ლუმინესცენციის შემთხვევაში. მოდით ვაჩვენოთ ეს ქიმილუმინესცენციის მაგალითზე. სანამ ქიმიური რეაქცია, რომელიც იწვევს რადიაციას, გრძელდება, გამოსხივებული სხეული სულ უფრო და უფრო შორდება თავდაპირველ მდგომარეობას. ორგანიზმის მიერ რადიაციის შეწოვა არ შეცვლის რეაქციის მიმართულებას, პირიქით, გამოიწვევს უფრო სწრაფ (გახურების გამო) რეაქციას თავდაპირველი მიმართულებით. წონასწორობა დამყარდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც რეაქტიული ნივთიერებების მთელი მარაგი იქნება გამოყენებული და ქიმიური პროცესების გამო ლუმინესცენცია ჩანაცვლდება თერმული გამოსხივებით.

ასე რომ, ყველა სახის გამოსხივებიდან წონასწორობაში შეიძლება იყოს მხოლოდ თერმული გამოსხივება. თერმოდინამიკის კანონები ვრცელდება წონასწორობის მდგომარეობებზე და პროცესებზე. შესაბამისად, თერმო გამოსხივებაც უნდა ემორჩილებოდეს თერმოდინამიკის პრინციპებიდან გამომდინარე ზოგიერთ ზოგად კანონს. სწორედ ამ კანონზომიერებების გათვალისწინებას მივმართავთ.

ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ საინტერესო ინფორმაცია სამეცნიერო საძიებო სისტემაში Otvety.Online. გამოიყენეთ საძიებო ფორმა:

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი

თერმული გამოსხივება და ლუმინესცენცია.

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ