Ang radiation ng mga electromagnetic wave ng mga katawan (glow of bodies) ay maaaring isagawa dahil sa iba't ibang uri ng enerhiya. Ang pinakakaraniwan ay thermal radiation, ibig sabihin, ang paglabas ng mga electromagnetic wave dahil sa panloob na enerhiya ng mga katawan. Ang lahat ng iba pang mga uri ng luminescence, na nasasabik ng anumang uri ng enerhiya, maliban sa panloob (thermal), ay pinagsama sa ilalim karaniwang pangalan"luminescence".

Ang posporus ay na-oxidize sa hangin na kumikinang dahil sa enerhiya na inilabas sa panahon pagbabagong kemikal. Ang ganitong uri ng liwanag ay tinatawag na chemiluminescence. Ang glow na nangyayari sa mga gas at mga solido ah under the influence electric field ay tinatawag na electroluminescence. Ang glow ng solids na dulot ng kanilang pambobomba sa mga electron ay tinatawag na cathodoluminescence. Ang luminescence na nasasabik ng electromagnetic radiation na hinihigop ng katawan ay tinatawag na photoluminescence.

Ang thermal radiation ay nangyayari sa anumang temperatura, gayunpaman, sa mababang temperatura, halos mahaba (infrared) na electromagnetic wave lamang ang ibinubuga.

Palibutan nagniningning na katawan isang shell na may perpektong mapanimdim na ibabaw (Larawan 1.1).

Alisin ang hangin mula sa shell. Ang radiation na sinasalamin ng shell, na bumabagsak sa katawan, ay masisipsip nito (bahagyang o ganap). Dahil dito, magkakaroon ng tuluy-tuloy na pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng katawan at ng radiation na pumupuno sa shell. Kung ang distribusyon ng enerhiya sa pagitan ng katawan at radiation ay nananatiling hindi nagbabago para sa bawat wavelength, ang estado ng body-radiation system ay nasa equilibrium. Ipinakikita ng karanasan na ang tanging uri ng radiation na maaaring nasa equilibrium na may mga radiating na katawan ay thermal radiation.

Ang lahat ng iba pang mga uri ng radiation ay hindi ekwilibriyo.

Ang kakayahan ng thermal radiation na maging equilibrium sa mga nag-iilaw na katawan ay dahil sa ang katunayan na ang intensity nito ay tumataas sa pagtaas ng temperatura. Ipagpalagay natin na ang balanse sa pagitan ng katawan at radiation ay nabalisa at ang katawan ay naglalabas ng mas maraming enerhiya kaysa sa sinisipsip nito. Pagkatapos panloob na enerhiya bumababa ang katawan, na hahantong sa pagbaba ng temperatura. Ito naman ay magdudulot ng pagbaba sa dami ng enerhiya na ibinubuga ng katawan. Ang temperatura ng katawan ay bababa hanggang sa ang dami ng enerhiya na naipalabas ng katawan ay nagiging katumbas ng bilang hinihigop na enerhiya. Kung ang balanse ay nabalisa sa kabilang direksyon, ibig sabihin, ang halaga ng radiated na enerhiya ay mas mababa kaysa sa hinihigop, ang temperatura ng katawan ay tataas hanggang sa ang ekwilibriyo ay maitatag muli. Kaya, ang kawalan ng balanse sa sistema ng radiation ng katawan ay nagiging sanhi ng paglitaw ng mga proseso na nagpapanumbalik ng balanse.

Iba ang sitwasyon sa kaso ng luminescence. Ipakita natin ito sa halimbawa ng chemiluminescence. Hangga't dumadaloy ang conditioning radiation kemikal na reaksyon, ang nagliliwanag na katawan ay gumagalaw nang palayo sa orihinal nitong estado. Ang pagsipsip ng radiation ng katawan ay hindi magbabago sa direksyon ng reaksyon, ngunit, sa kabaligtaran, ay hahantong sa isang mas mabilis (dahil sa pag-init) na reaksyon sa orihinal na direksyon. Ang ekwilibriyo ay matatatag lamang kapag ang buong supply ng mga tumutugon na sangkap at ang luminescence ay dahil sa mga proseso ng kemikal, ay papalitan ng thermal radiation.

Kaya, sa lahat ng uri ng radiation, ang thermal radiation lamang ang maaaring nasa equilibrium. Upang estado ng ekwilibriyo at ginagamit ng mga proseso ang mga batas ng thermodynamics. Samakatuwid, ang thermal radiation ay dapat sumunod sa ilan pangkalahatang mga pattern na nagmumula sa mga prinsipyo ng thermodynamics. Ito ay sa pagsasaalang-alang ng mga regular na ito na kami ay bumaling.

Sa kalikasan, ang radiation ay matagal nang kilala na naiiba sa kalikasan mula sa lahat ng kilalang uri ng radiation (thermal radiation, reflection, light scattering, atbp.). Ang radiation na ito ay luminescent radiation, ang mga halimbawa nito ay ang glow ng mga katawan kapag sila ay iniilaw ng nakikita, ultraviolet at x-ray, -radiation, atbp. Ang mga sangkap na may kakayahang kumikinang sa ilalim ng pagkilos ng iba't ibang uri ng paggulo ay tinatawag phosphors.

Luminescence- non-equilibrium radiation, labis sa isang naibigay na temperatura sa ibabaw ng thermal radiation ng katawan at pagkakaroon ng tagal na mas malaki kaysa sa panahon ng light oscillations. Ang unang bahagi ng kahulugan na ito ay humahantong sa konklusyon na ang luminescence ay hindi thermal radiation (tingnan ang § 197), dahil ang anumang katawan sa temperatura na higit sa 0 K ay nagpapalabas ng mga electromagnetic wave, at ang naturang radiation ay thermal. Ang ikalawang bahagi ay nagpapakita na ang luminescence ay hindi tulad ng isang uri ng glow bilang pagmuni-muni at scattering ng liwanag, bremsstrahlung ng sisingilin particle, atbp. Ang panahon ng liwanag oscillations ay humigit-kumulang 10 -15 s, kaya ang tagal kung saan ang glow ay maaaring maiugnay sa mas mahaba ang luminescence - humigit-kumulang 10 -10 s. tanda

Ginagawang posible ng tagal ng glow na makilala ang luminescence mula sa iba pang mga prosesong hindi balanse. Kaya, sa batayan ng tampok na ito, posible na maitaguyod na ang radiation ng Vavilov-Cherenkov (tingnan ang §189) ay hindi maaaring maiugnay sa luminescence.

Depende sa mga paraan ng paggulo, mayroong: photoluminescence(sa ilalim ng impluwensya ng liwanag), x-ray luminescence(sa ilalim ng impluwensya ng x-ray), cathodoluminescence(sa ilalim ng impluwensya ng mga electron), electroluminescence(sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field), radioluminescence(kapag nasasabik ng nuclear radiation, halimbawa,  radiation, neutrons, protons), chemiluminescence(sa panahon ng pagbabagong kemikal), triboluminescence(kapag hinihimas at hinahati ang ilang kristal, gaya ng asukal). Ayon sa tagal ng glow kondisyon na makilala: fluorescence(t10 -8 s) at phosphorescence- isang glow na nagpapatuloy sa isang kapansin-pansing tagal ng panahon pagkatapos ng pagtigil ng paggulo.

Ang unang quantitative na pag-aaral ng luminescence ay isinagawa mahigit isang daang taon na ang nakalilipas. J. Stokes, na bumalangkas ng sumusunod na tuntunin noong 1852: ang wavelength ng luminescent radiation ay palaging mas malaki kaysa sa wavelength ng liwanag na nagpasigla nito (Larawan 326). Mula sa isang quantum point of view, ang panuntunan ng Stokes ay nangangahulugan na ang enerhiya hv Ang photon ng insidente ay bahagyang ginugugol sa ilang di-optical na proseso, i.e.

hv=hv lum +E,

saan v lum , na sumusunod mula sa nabuong tuntunin.

Ang pangunahing katangian ng enerhiya ng luminescence ay saksakan ng enerhiya, ipinakilala ni S. I. Vavilov noong 1924 - ang ratio ng enerhiya na ibinubuga ng pospor sa panahon ng buong pag-iilaw sa enerhiya na hinihigop nito. Karaniwan para sa mga organikong luminophores (sa halimbawa ng isang fluorescein solution) dependence ng energy yield  sa wavelength  ng exciting light ay ipinapakita sa fig. 327. Ito ay sumusunod mula sa figure na sa una ay lumalaki ang  sa proporsyon sa , at pagkatapos, na umaabot sa pinakamataas na halaga, mabilis itong bumaba sa zero na may karagdagang pagtaas Upang(Batas ni Vavilov). Ang ani ng enerhiya para sa iba't ibang mga phosphor ay nag-iiba sa loob ng medyo malawak na mga limitasyon, ang pinakamataas na halaga nito ay maaaring umabot ng halos 80%.

Ang mga solid, na epektibong luminescent na artipisyal na inihanda na mga kristal na may mga dayuhang dumi, ay tinatawag mga posporong kristal. Gamit ang halimbawa ng mga crystal phosphors, isaalang-alang natin ang mga mekanismo ng paglitaw ng luminescence mula sa punto ng view. teorya ng sona solid na katawan. Sa pagitan ng valence band at ng conduction band ng crystal phosphorus ay ang mga antas ng karumihan ng activator (Fig. 328). Sa

Kapag ang isang photon na may enerhiya hv ay hinihigop ng activator atom, ang electron mula sa antas ng karumihan ay inililipat sa banda ng pagpapadaloy, malayang gumagalaw sa pamamagitan ng kristal hanggang sa matugunan nito ang activator ion at muling pinagsama dito, na dumadaan muli sa antas ng karumihan. Ang recombination ay sinamahan ng paglabas ng luminescent luminescence quantum. Ang oras ng pagkinang ng phosphor ay tinutukoy ng buhay ng nasasabik na estado ng mga activator atoms, na karaniwang hindi lalampas sa bilyong bahagi ng isang segundo. Samakatuwid, ang glow ay maikli ang buhay at nawawala halos kaagad pagkatapos ng pagtigil ng pag-iilaw.

Para magkaroon ng pangmatagalang glow (phosphorescence), kailangan ding maglaman ng crystal phosphorus mga sentro ng pagkuha, o mga bitag para sa mga electron, na hindi napunan ang mga lokal na antas (halimbawa, Jl 1 at L 2) na nakahiga malapit sa ilalim ng banda ng pagpapadaloy (Larawan 329). Maaari silang mabuo ng mga impurity atoms, atoms sa interstices, atbp. Sa ilalim ng pagkilos ng liwanag, ang mga activator atoms ay nasasabik, ibig sabihin, ang mga electron mula sa antas ng karumihan ay pumasa sa conduction band at nagiging libre. Gayunpaman, nahuli sila ng mga bitag, bilang isang resulta kung saan nawala ang kanilang kadaliang kumilos at, dahil dito, ang kanilang kakayahang muling pagsamahin sa activator ion. Ang paglabas ng isang electron mula sa isang bitag ay nangangailangan ng paggasta ng isang tiyak na enerhiya, na maaaring matanggap ng mga electron, halimbawa, mula sa mga thermal vibrations ng sala-sala. Ang electron na inilabas mula sa bitag ay pumapasok sa conduction band at gumagalaw sa kristal hanggang sa ito ay makuhang muli ng bitag o muling pinagsama sa activator ion.

Sa huling kaso, lumilitaw ang isang dami ng luminescent radiation. Ang tagal ng prosesong ito ay tinutukoy ng oras ng paninirahan ng mga electron sa mga bitag.

Ang kababalaghan ng luminescence ay malawakang ginagamit sa pagsasanay, halimbawa pagsusuri ng luminescent - isang paraan para sa pagtukoy ng komposisyon ng isang substance sa pamamagitan ng katangiang glow nito. Ang pamamaraang ito, na napaka-sensitibo (humigit-kumulang 10 -10 g / cm 3), ay ginagawang posible na makita ang pagkakaroon ng mga hindi gaanong karumihan at ginagamit sa pinakamahusay na pag-aaral sa biology, medisina, industriya ng pagkain, atbp. Fluorescent flaw detection ay nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang mga manipis na bitak sa ibabaw ng mga bahagi ng makina at iba pang mga produkto (ang ibabaw na pinag-aaralan ay sakop para dito ng isang luminescent na solusyon, na nananatili sa mga bitak pagkatapos alisin).

Ang mga phosphorus ay ginagamit sa mga fluorescent lamp, ay ang aktibong medium ng optical quantum generators (tingnan ang § 233) at scintillators (tatalakayin sa ibaba), ay ginagamit sa mga electron-optical converter (tingnan ang § 169), ginagamit upang lumikha ng emergency at camouflage lighting at para sa paggawa ng mga makinang na tagapagpahiwatig ng iba't ibang mga aparato.

electromagnetic radiation. Mga paraan ng aplikasyon parang multo na pagsusuri.

Enerhiya ng radiation.

Ang pinagmumulan ng liwanag ay dapat kumonsumo ng enerhiya. Ang liwanag ay mga electromagnetic wave na may wavelength na 4 10-7 - 8 10-7 m. Mga electromagnetic wave ibinubuga sa mabilis na galaw sisingilin ang mga particle. Ang mga sisingilin na particle na ito ay bahagi ng mga atom. Ngunit, nang hindi nalalaman kung paano nakaayos ang atom, walang maaasahang masasabi tungkol sa mekanismo ng radiation. Malinaw lamang na walang ilaw sa loob ng atom, tulad ng walang tunog sa string ng piano. Tulad ng isang string na nagsisimula lamang tumunog pagkatapos ng hampas ng martilyo, ang mga atomo ay nagsilang ng liwanag pagkatapos lamang sila ay nasasabik.
Upang mag-radiate ang isang atom, kailangan nitong maglipat ng enerhiya. Sa pamamagitan ng pag-iilaw, ang atom ay nawawala ang natanggap na enerhiya, at para sa tuluy-tuloy na pagkinang ng sangkap, isang pag-agos ng enerhiya sa mga atom nito mula sa labas ay kinakailangan.

Thermal radiation. Ang pinakasimpleng at pinakakaraniwang uri ng radiation ay thermal radiation, kung saan ang pagkawala ng enerhiya ng mga atomo para sa paglabas ng liwanag ay binabayaran ng enerhiya. thermal motion mga atomo o (mga molekula) ng katawan na nag-iilaw.
AT maagang XIX sa. ito ay natagpuan na sa itaas (sa wavelength) ang pulang bahagi ng spectrum nakikitang liwanag ang infrared na bahagi ng spectrum ay hindi nakikita ng mata, at sa ibaba ng violet na bahagi ng visible light spectrum ay ang invisible ultraviolet na bahagi ng spectrum.
Mga wavelength infrared radiation ay nakapaloob sa loob ng saklaw mula 3 10-4 hanggang 7.6 10-7 m. katangian ng pag-aari ang radiation na ito ay nito thermal aksyon. Ang pinagmulan ng infrared ray ay anumang katawan. Ang intensity ng radiation na ito ay mas mataas, mas mataas ang temperatura ng katawan. Kung mas mataas ang temperatura ng katawan, mas mabilis ang paggalaw ng mga atomo. Kapag ang mga mabibilis na atomo (molekula) ay nagbanggaan sa isa't isa, ang ilan sa kanila kinetic energy nagiging enerhiya ng paggulo ng mga atomo, na pagkatapos ay naglalabas ng liwanag.

Ang infrared radiation ay sinusuri gamit ang mga thermocouple at bolometer. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga device sa night vision ay batay sa paggamit ng infrared radiation.
Ang pinagmumulan ng init ng radiation ay ang Araw, gayundin ang isang ordinaryong lamp na maliwanag na maliwanag. Ang lampara ay isang napaka-maginhawa, ngunit hindi matipid na mapagkukunan. Mga 12% lamang ng kabuuang enerhiya na inilabas sa lampara electric shock, ay na-convert sa liwanag na enerhiya. Ang init na pinagmumulan ng liwanag ay ang apoy. Ang mga butil ng soot ay pinainit ng enerhiya na inilabas sa panahon ng pagkasunog ng gasolina, at naglalabas ng liwanag.

Electroluminescence. Ang enerhiya na kailangan ng mga atomo upang maglabas ng liwanag ay maaari ding hiramin mula sa mga di-thermal na pinagmumulan. Kapag naglalabas sa mga gas, ang electric field ay nagbibigay ng malaking kinetic energy sa mga electron. Ang mga mabilis na electron ay nakakaranas ng banggaan sa mga atomo. Ang bahagi ng kinetic energy ng mga electron ay napupunta sa paggulo ng mga atomo. Nasasabik na mga atom magbigay ng enerhiya sa anyo ng mga light wave. Dahil dito, ang paglabas sa gas ay sinamahan ng isang glow. Ito ay electroluminescence.

cathodoluminescence. Ang glow ng solids na dulot ng kanilang pambobomba sa mga electron ay tinatawag na cathodoluminescence. Ang mga screen ng cathode ray tubes ay kumikinang dahil sa cathodoluminescence.

Chemiluminescence. Sa ilang mga reaksiyong kemikal na sumasama sa pagpapalabas ng enerhiya, bahagi ng enerhiya na ito ay direktang ginugugol sa paglabas ng liwanag. Ang ilaw na pinagmumulan ay nananatiling malamig (ito ay may temperatura kapaligiran). Ang phenomenon na ito ay tinatawag na chemiluminescence.

Photoluminescence. Ang liwanag na bumabagsak sa isang sangkap ay bahagyang nasasalamin at bahagyang nasisipsip. Ang enerhiya ng hinihigop na liwanag sa karamihan ng mga kaso ay nagdudulot lamang ng pag-init ng mga katawan. Gayunpaman, ang ilang mga katawan mismo ay nagsisimulang lumiwanag nang direkta sa ilalim ng pagkilos ng insidente ng radiation dito. Ito ay photoluminescence.

Pinasisigla ng liwanag ang mga atomo ng bagay (pinapataas ang kanilang panloob na enerhiya), pagkatapos ay sila ay na-highlight ng kanilang mga sarili. Halimbawa, ang mga makinang na pintura, na sumasaklaw sa maraming dekorasyon ng Pasko, ay naglalabas ng liwanag pagkatapos ng mga ito ay na-irradiated. Photoluminescence ng solids, pati na rin espesyal na layunin- (pangkalahatan) phosphors, ay maaaring hindi lamang sa nakikita, ngunit din sa ultraviolet at infrared na mga saklaw. Ang ilaw na ibinubuga sa panahon ng photoluminescence, bilang panuntunan, ay may mas mahabang wavelength kaysa sa liwanag na nagpapasigla sa glow. Ito ay maaaring obserbahan sa eksperimentong paraan. Kung ang isang light beam na dumaan sa isang violet light filter ay nakadirekta sa isang sisidlan na may fluorescent (organic na pangulay), kung gayon ang likidong ito ay magsisimulang kumikinang na may berde-dilaw na ilaw, iyon ay, liwanag na mas mahabang wavelength kaysa sa liwanag ng violet.
Ang phenomenon ng photoluminescence ay malawakang ginagamit sa mga fluorescent lamp. Sobyet na pisiko Iminungkahi ni S. I. Vavilov na masakop loobang bahagi discharge tube na may mga sangkap na may kakayahang kumikinang nang maliwanag sa ilalim ng pagkilos ng short-wave radiation paglabas ng gas.

Pamamahagi ng enerhiya sa spectrum.

Wala sa mga pinagmumulan ang nagbibigay ng monochromatic na liwanag, iyon ay, liwanag ng isang mahigpit na tinukoy na wavelength. Kami ay kumbinsido dito sa pamamagitan ng mga eksperimento sa agnas ng liwanag sa isang spectrum gamit ang isang prisma, pati na rin ang mga eksperimento sa interference at diffraction.
Ang enerhiya na dinadala ng liwanag mula sa pinagmulan nito ay ipinamamahagi sa isang tiyak na paraan sa mga alon ng lahat ng mga wavelength na bumubuo sa sinag ng liwanag. Maaari din nating sabihin na ang enerhiya ay ipinamamahagi sa mga frequency, dahil mayroong isang simpleng ugnayan sa pagitan ng haba ng daluyong at dalas: ђv = c.
Ang densidad o intensity ng flux ng electromagnetic radiation ay tinutukoy ng enerhiya na maiuugnay sa lahat ng frequency. Upang makilala ang pamamahagi ng radiation sa mga frequency, kailangan mong ipakilala ang isang bagong halaga: ang intensity sa bawat unit frequency interval. Ang halagang ito ay tinatawag na spectral density ng intensity ng radiation.

Hindi ka maaaring umasa sa mata kapag tinatantya ang pamamahagi ng enerhiya. Ang mata ay may selective sensitivity sa liwanag: ang maximum sensitivity nito ay nasa yellow-green na rehiyon ng spectrum. Pinakamainam na samantalahin ang pag-aari ng isang itim na katawan upang halos ganap na sumipsip ng liwanag ng lahat ng mga wavelength. Sa kasong ito, ang enerhiya ng radiation (i.e., liwanag) ay nagdudulot ng pag-init ng katawan. Samakatuwid, ito ay sapat na upang sukatin ang temperatura ng katawan at gamitin ito upang hatulan ang dami ng enerhiya na hinihigop sa bawat yunit ng oras.
Ang isang ordinaryong thermometer ay masyadong sensitibo upang matagumpay na magamit sa mga naturang eksperimento. Kailangan ang mas sensitibong mga instrumento sa pagsukat ng temperatura. Maaari kang kumuha ng electric thermometer, kung saan elemento ng pandama ginawa sa anyo ng isang manipis na metal plate. Ang plato na ito ay dapat na sakop ng isang manipis na layer ng soot, na halos ganap na sumisipsip ng liwanag ng anumang wavelength.
Ang heat-sensitive plate ng instrumento ay dapat ilagay sa isang lugar o iba pa sa spectrum. Lahat nakikitang spectrum ang haba l mula sa mga pulang sinag hanggang sa violet ay tumutugma sa hanay ng dalas mula IR hanggang UV. Ang lapad ay tumutugma sa isang maliit na pagitan Av. Sa pamamagitan ng pag-init ng itim na plato ng device, mahuhusgahan ng isa ang density ng radiation flux sa bawat frequency interval Av. Ang paglipat ng plato kasama ang spectrum, nakita namin iyon karamihan ng bumagsak ang enerhiya sa pulang bahagi ng spectrum, at hindi sa dilaw-berde, na tila sa mata.
Batay sa mga resulta ng mga eksperimentong ito, posibleng bumuo ng isang dependence curve parang multo density intensity ng radiation kumpara sa dalas. Ang spectral density ng intensity ng radiation ay tinutukoy ng temperatura ng plato, at ang dalas ay hindi mahirap hanapin kung ang aparato na ginamit upang mabulok ang ilaw ay naka-calibrate, ibig sabihin, kung alam kung anong dalas ang tumutugma sa ibinigay na seksyon ng spectrum sa.
Inilalagay sa kahabaan ng axis ng abscissa ang mga halaga ng mga frequency na tumutugma sa mga midpoint ng mga agwat ng Av, at kasama ng ordinate axis ang spectral density ng intensity ng radiation, nakakakuha kami ng isang serye ng mga punto kung saan maaaring gumuhit ng isang makinis na curve. Ang curve na ito ay nagbibigay ng visual na representasyon ng distribusyon ng enerhiya at ang nakikitang bahagi ng spectrum ng isang electric arc.

Mga uri ng spectra.

Spectral na komposisyon ng radiation iba't ibang sangkap sari-sari. Ngunit, sa kabila nito, ang lahat ng spectra, tulad ng ipinapakita ng karanasan, ay maaaring nahahati sa tatlong uri na naiiba sa bawat isa.

Patuloy na spectra.

Ang solar spectrum o ang arc light spectrum ay tuloy-tuloy. Nangangahulugan ito na ang lahat ng mga wavelength ay kinakatawan sa spectrum. Walang mga discontinuities sa spectrum, at isang tuluy-tuloy na multicolored band ay makikita sa spectrograph screen.
Pamamahagi ng enerhiya sa mga frequency, i.e. Spectral density ng intensity ng radiation, para sa iba't ibang katawan magkaiba. Halimbawa, ang isang katawan na may napakaitim na ibabaw ay naglalabas ng mga electromagnetic wave ng lahat ng mga frequency, ngunit ang spectral density ng intensity ng radiation laban sa frequency curve ay may pinakamataas sa isang partikular na frequency. Ang enerhiya ng radiation na maiuugnay sa napakaliit at napakataas na frequency ay bale-wala. Habang tumataas ang temperatura, lumilipat ang pinakamataas na spectral density ng radiation patungo sa mga maikling alon.
Ang tuluy-tuloy (o tuloy-tuloy) na spectra, gaya ng ipinapakita ng karanasan, ay nagbibigay ng mga katawan na nasa solid o likidong estado at lubos na naka-compress na mga gas. Upang makakuha ng tuluy-tuloy na spectrum, kailangan mong painitin ang katawan sa isang mataas na temperatura.
Ang likas na katangian ng tuluy-tuloy na spectrum at ang mismong katotohanan ng pagkakaroon nito ay tinutukoy hindi lamang ng mga katangian ng mga indibidwal na nag-iilaw na mga atomo, kundi pati na rin sa malakas na antas depende sa pakikipag-ugnayan ng mga atomo sa isa't isa.
Ang isang tuluy-tuloy na spectrum ay ginawa rin ng mataas na temperatura na plasma. Ang mga electromagnetic wave ay inilalabas ng plasma pangunahin kapag ang mga electron ay bumangga sa mga ion.

Line spectra.

Ipasok natin sa maputlang apoy ng gas burner ang isang piraso ng asbestos na binasa ng ordinaryong solusyon. asin. Kapag nagmamasid sa isang apoy sa pamamagitan ng isang spectroscope, isang maliwanag na dilaw na linya ang kumikislap laban sa background ng isang halos hindi matukoy na tuloy-tuloy na spectrum ng apoy. Ang dilaw na linyang ito ay ibinibigay ng sodium vapor, na nabuo sa panahon ng paghahati ng mga molekula ng sodium chloride sa isang apoy. Sa spectroscope, makikita rin ang isang palisade ng mga kulay na linya ng iba't ibang liwanag, na pinaghihiwalay ng malalawak na dark band. Ang ganitong spectra ay tinatawag na line spectra. Availability line spectrum nangangahulugan na ang substansiya ay naglalabas lamang ng liwanag sa mahusay na tinukoy na mga wavelength (mas tiyak, sa ilang napakakitid na spectral na pagitan). Ang bawat isa sa mga linya ay may hangganan na lapad.
Ang line spectra ay nangyayari lamang sa mga sangkap na nasa atomic state (ngunit hindi sa mga molekular). Sa kasong ito, ang liwanag ay ibinubuga ng mga atomo na halos hindi nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Ito ang pinakapangunahing, pangunahing uri ng spectra. Ang pangunahing katangian ng line spectra ay ang mga nakahiwalay na atom ng isang partikular na elemento ng kemikal ay naglalabas ng mahigpit na tinukoy, hindi umuulit na mga pagkakasunud-sunod ng mga wavelength. Dalawa iba't ibang elemento walang iisang sequence ng wavelength. Lumilitaw ang mga spectral na banda sa output ng isang spectral na aparato bilang kapalit ng wavelength na ibinubuga mula sa pinagmulan. Karaniwan, upang obserbahan ang line spectra, ang glow ng mga singaw ng isang substance sa isang apoy o ang glow ng isang gas discharge sa isang tube na puno ng gas na pinag-aaralan ay ginagamit.
Sa pagtaas ng density ng isang atomic gas, ang mga indibidwal na linya ng parang multo ay lumalawak at, sa wakas, sa pinakadulo mataas na density gas, kapag ang interaksyon ng mga atomo ay nagiging makabuluhan, ang mga linyang ito ay nagsasapawan sa isa't isa na bumubuo ng tuluy-tuloy na spectrum.

May guhit na spectra.

Ang striped spectrum ay binubuo ng mga indibidwal na banda na pinaghihiwalay ng madilim na mga puwang. Sa tulong ng isang napakahusay na spectral apparatus, makikita na ang bawat banda ay isang koleksyon isang malaking bilang napakalapit na pagitan ng mga linya. Hindi tulad ng line spectra, ang stripe spectra ay nilikha hindi ng mga atomo, ngunit ng mga molekula na hindi nakagapos o mahinang nakagapos. nakatali na kaibigan kasama ang kaibigan.
Upang obserbahan ang molecular spectra, gayundin ang pag-obserba ng line spectra, karaniwang ginagamit ng isang tao ang glow ng vapors sa isang apoy o ang glow ng isang gas discharge.

Emission at absorption spectra.

Ang lahat ng mga sangkap na ang mga atomo ay nasa isang nasasabik na estado ay naglalabas liwanag na alon, na ang enerhiya ay ipinamamahagi sa isang tiyak na paraan sa mga wavelength. Ang pagsipsip ng liwanag ng isang sangkap ay nakasalalay din sa haba ng daluyong. Kaya, ang pulang salamin ay nagpapadala ng mga alon na katumbas ng pulang ilaw (l»8 10-5 cm), at sinisipsip ang lahat ng iba pa.
Kung laktawan puting ilaw sa pamamagitan ng malamig, hindi nag-iilaw na gas, pagkatapos ay lumilitaw ang mga madilim na linya laban sa background ng tuluy-tuloy na spectrum ng pinagmulan. Ang gas ay sumisipsip ng pinakamatindi sa liwanag ng mga tiyak na wavelength na ibinubuga nito kapag ito ay napakainit. Ang mga madilim na linya laban sa background ng tuluy-tuloy na spectrum ay ang mga linya ng pagsipsip na magkasamang bumubuo ng spectrum ng pagsipsip.
Mayroong tuluy-tuloy, linya at may guhit na spectra ng paglabas at ang parehong bilang ng spectra ng pagsipsip.

Spectral analysis at ang aplikasyon nito.

Mahalagang malaman kung saan gawa ang mga katawan sa paligid natin. Maraming mga pamamaraan ang ginawa upang matukoy ang kanilang komposisyon. Ngunit ang komposisyon ng mga bituin at kalawakan ay malalaman lamang sa tulong ng spectral analysis.

Ang paraan ng pagtukoy ng qualitative at quantitative na komposisyon ng isang substance sa pamamagitan ng spectrum nito ay tinatawag na spectral analysis. Ang spectral analysis ay malawakang ginagamit sa paghahanap ng mga mineral upang matukoy komposisyong kemikal mga sample ng mineral. Sa industriya, ginagawang posible ng pagsusuri ng spectral na kontrolin ang mga komposisyon ng mga haluang metal at impurities na ipinakilala sa mga metal upang makakuha ng mga materyales na may ninanais na mga katangian. Line spectra play lalo na mahalagang papel, dahil ang kanilang istraktura ay direktang nauugnay sa istraktura ng atom. Pagkatapos ng lahat, ang spectra na ito ay nilikha ng mga atomo na hindi nakakaranas ng mga panlabas na impluwensya. Samakatuwid, ang pagiging pamilyar sa spectra ng linya, sa gayon ay ginagawa natin ang unang hakbang patungo sa pag-aaral ng istraktura ng mga atomo. Sa pamamagitan ng pagmamasid sa spectra na ito, nagawang "tumingin" ang mga siyentipiko sa loob ng atom. Dito, malapit na nakikipag-ugnayan ang optika sa atomic physics.
Ang pangunahing katangian ng line spectra ay ang mga wavelength (o frequency) ng line spectrum ng isang substance ay nakasalalay lamang sa mga katangian ng mga atomo ng substance na ito, ngunit ganap na independyente sa paraan ng paggulo ng luminescence ng mga atomo. Ang mga atomo ng anumang elemento ng kemikal ay nagbibigay ng isang spectrum hindi katulad ng spectra ng lahat ng iba pang mga elemento: ang mga ito ay may kakayahang maglabas ng isang mahigpit na tinukoy na hanay ng mga wavelength.
Ang pagsusuri ng spectral ay batay dito - isang paraan para sa pagtukoy ng kemikal na komposisyon ng isang sangkap mula sa spectrum nito.

Tulad ng mga fingerprint ng tao, ang line spectra ay may kakaibang personalidad. Ang pagiging natatangi ng mga pattern sa balat ng daliri ay kadalasang nakakatulong upang mahanap ang kriminal. Sa parehong paraan, dahil sa sariling katangian ng spectra, posible na matukoy ang kemikal na komposisyon ng katawan. Gamit ang spectral analysis, maaari mong makita ang elementong ito sa komposisyon kumplikadong sangkap, kahit na ang masa nito ay hindi hihigit sa 10-10. Ito ay isang napakasensitibong pamamaraan.
Ang pag-aaral ng line spectrum ng isang substance ay ginagawang posible upang matukoy kung saan mga elemento ng kemikal ito ay binubuo at sa kung anong dami ang bawat elemento ay nakapaloob sa sangkap na ito.
Ang dami ng nilalaman ng elemento sa sample sa ilalim ng pag-aaral ay tinutukoy sa pamamagitan ng paghahambing ng intensity ng mga indibidwal na linya ng spectrum ng elementong ito sa intensity ng mga linya ng isa pang elemento ng kemikal, ang dami ng nilalaman na kung saan ay kilala sa sample.
Ang dami ng pagsusuri ng komposisyon ng isang sangkap sa pamamagitan ng spectrum nito ay mahirap, dahil ang ningning parang multo na mga linya nakasalalay hindi lamang sa masa ng sangkap, kundi pati na rin sa paraan ng paggulo ng glow. Oo, sa mababang temperatura maraming parang multo na linya ang hindi lumilitaw. Gayunpaman, sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon para sa paggulo ng luminescence, ang isang quantitative spectral analysis ay maaari ding isagawa.
Ang mga pakinabang ng spectral analysis ay mataas na sensitivity at bilis ng mga resulta. Sa tulong ng spectral analysis, posibleng makita ang presensya ng ginto sa isang sample na tumitimbang ng 6 10-7 g, habang ang masa nito ay 10-8 g lamang. Ang pagtukoy ng grado ng bakal sa pamamagitan ng spectral analysis ay maaaring isagawa sa ilang sampu. ng mga segundo.
Pinapayagan ka ng spectral analysis na matukoy ang komposisyon ng kemikal mga katawang makalangit bilyun-bilyong light years ang layo sa Earth. Ang kemikal na komposisyon ng mga atmospheres ng mga planeta at bituin, malamig na gas sa interstellar space ay tinutukoy ng spectra ng pagsipsip.
Sa pamamagitan ng pag-aaral ng spectra, natukoy ng mga siyentipiko hindi lamang ang kemikal na komposisyon ng mga celestial na katawan, kundi pati na rin ang kanilang temperatura. Ang paglilipat ng mga parang multo na linya ay maaaring gamitin upang matukoy ang bilis ng isang celestial body.

Sa kasalukuyan, ang spectra ng lahat ng mga atom ay natukoy at ang mga talahanayan ng spectra ay naipon. Sa tulong ng spectral analysis, maraming bagong elemento ang natuklasan: rubidium, cesium, atbp. Ang mga elemento ay madalas na pinangalanan ayon sa kulay ng pinakamatinding linya ng spectrum. Ang rubidium ay nagbibigay ng madilim na pula, mga linya ng ruby. Ang salitang cesium ay nangangahulugang "asul na langit". Ito ang kulay ng mga pangunahing linya ng cesium spectrum.
Sa tulong ng spectral analysis natutunan nila ang kemikal na komposisyon ng Araw at mga bituin. Ang iba pang mga paraan ng pagsusuri ay karaniwang imposible dito. Ito ay lumabas na ang mga bituin ay binubuo ng parehong mga elemento ng kemikal na matatagpuan sa Earth. Nakapagtataka na ang helium ay orihinal na natuklasan sa Araw at pagkatapos lamang natagpuan sa kapaligiran ng Earth. Ang pangalan ng elementong ito ay nagpapaalala sa kasaysayan ng pagtuklas nito: ang salitang helium ay nangangahulugang "maaraw" sa pagsasalin.
Dahil sa comparative na pagiging simple at versatility nito, ang spectral analysis ay ang pangunahing paraan para sa pagsubaybay sa komposisyon ng isang substance sa metalurhiya, mechanical engineering, at nuclear industry. Sa tulong ng spectral analysis, ang kemikal na komposisyon ng mga ores at mineral ay natutukoy.
Ang komposisyon ng masalimuot, higit sa lahat organic, mixtures ay sinusuri ng kanilang molecular spectra.
Maaaring maisagawa ang spectral analysis hindi lamang mula sa emission spectra, kundi pati na rin sa absorption spectra. Ito ay ang mga linya ng pagsipsip sa spectrum ng Araw at mga bituin na ginagawang posible na pag-aralan ang kemikal na komposisyon ng mga celestial na katawan na ito. Ang maliwanag na maliwanag na ibabaw ng Araw - ang photosphere - ay nagbibigay ng tuluy-tuloy na spectrum. solar na kapaligiran piling sumisipsip ng liwanag mula sa photosphere, na humahantong sa paglitaw ng mga linya ng pagsipsip laban sa background ng tuluy-tuloy na spectrum ng photosphere.
Ngunit ang mismong kapaligiran ng Araw ay naglalabas ng liwanag. Sa panahon ng mga solar eclipses, kailan solar disk sarado ng Buwan, ang mga linya ng spectrum ay baligtad. Sa halip na mga linya ng pagsipsip sa solar spectrum, kumikislap ang mga linya ng emisyon.
Sa astrophysics, ang spectral analysis ay nauunawaan hindi lamang upang matukoy ang kemikal na komposisyon ng mga bituin, mga ulap ng gas, atbp., ngunit din upang makahanap ng marami pang iba. katangiang pisikal ang mga bagay na ito: temperatura, presyon, bilis, magnetic induction.
Bilang karagdagan sa astrophysics, ang spectral analysis ay malawakang ginagamit sa forensics, upang siyasatin ang ebidensya na natagpuan sa isang pinangyarihan ng krimen. Gayundin, ang spectral analysis sa forensics ay nakakatulong upang matukoy ang sandata ng pagpatay at, sa pangkalahatan, upang ipakita ang ilang mga detalye ng krimen.
Mas malawak na ginagamit ang spectral analysis sa medisina. Narito ang application nito ay napakalawak. Maaari itong magamit para sa pag-diagnose, pati na rin upang matukoy ang mga dayuhang sangkap sa katawan ng tao.
Ang pagsusuri ng parang multo ay nangangailangan ng mga espesyal na instrumento ng parang multo, na isasaalang-alang pa natin.

Mga aparatong parang multo.

Para sa isang tumpak na pag-aaral ng spectra, ang mga simpleng device tulad ng isang makitid na hiwa na naglilimita sa light beam at isang prisma ay hindi na sapat. Kailangan ang mga instrumento na nagbibigay ng malinaw na spectrum, ibig sabihin, mga instrumento na naghihiwalay ng mga wave ng iba't ibang wavelength nang maayos at hindi pinapayagan ang overlap. indibidwal na mga seksyon spectrum. Ang mga naturang device ay tinatawag na spectral device. Kadalasan, ang pangunahing bahagi ng spectral apparatus ay isang prism o diffraction grating.
Isaalang-alang ang scheme ng aparato ng prism spectral apparatus. Ang pinag-aralan na radiation ay unang pumasok sa bahagi ng aparato na tinatawag na collimator. Ang collimator ay isang tubo, sa isang dulo kung saan mayroong isang screen na may makitid na hiwa, at sa kabilang banda - isang converging lens. Nakabukas ang gap Focal length mula sa lens. Samakatuwid, ang isang divergent light beam na pumapasok sa lens mula sa slit ay lumabas dito sa isang parallel beam at nahuhulog sa prisma.
Bilang iba't ibang frequency tumutugma iba't ibang mga tagapagpahiwatig repraksyon, pagkatapos ay lalabas ang mga magkatulad na sinag mula sa prisma, hindi nagtutugma sa direksyon. Nahulog sila sa lens. Sa focal length ng lens na ito ay isang screen - frosted glass o photographic plate. Nakatuon ang lens ng magkatulad na sinag ng mga sinag sa screen, at sa halip na isang larawan ng hiwa, buong linya mga larawan. Ang bawat dalas (makitid na spectral interval) ay may sariling imahe. Ang lahat ng mga larawang ito ay magkakasamang bumubuo ng isang spectrum.
Ang inilarawan na instrumento ay tinatawag na spectrograph. Kung sa halip na isang pangalawang lens at isang screen, ang isang teleskopyo ay ginagamit para sa visual na pagmamasid ng spectra, kung gayon ang aparato ay tinatawag na isang spectroscope. Ang mga prisma at iba pang mga detalye ng mga spectral na aparato ay hindi kinakailangang gawa sa salamin. Sa halip na salamin, ginagamit din ang mga transparent na materyales tulad ng quartz, rock salt, atbp.

Naubos ang enerhiya makinang na katawan para sa radiation, maaaring mapunan mula sa iba't ibang mga mapagkukunan. Ang posporus ay na-oxidize sa hangin na kumikinang dahil sa enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbabagong kemikal. Ang ganitong uri ng liwanag ay tinatawag na chemiluminescence.

Ang liwanag na nanggagaling iba't ibang uri ang independiyenteng paglabas ng gas ay tinatawag na electroluminescence. Ang glow ng solids na dulot ng kanilang pambobomba ng mga electron ay tinatawag na cathode-luminum at non-scene. Ang paglabas ng radiation ng isang katawan ng isang tiyak na wavelength λ 1 na katangian nito ay maaaring sanhi ng pag-iilaw sa katawan na ito (o pagkakaroon ng dati nitong irradiation) na may radiation ng wavelength λ 2 na mas mababa sa λ 1 . Ang ganitong mga proseso ay pinagsama sa ilalim ng pangalan ng photoluminescence.

Ang pinakakaraniwan ay ang glow ng mga katawan dahil sa kanilang pag-init. Ang ganitong uri ng glow ay tinatawag na thermal (o temperatura) radiation. Ang thermal radiation ay nangyayari sa anumang temperatura, gayunpaman, sa mababang temperatura, halos mahaba (infrared) na electromagnetic wave lamang ang ibinubuga.

Palibutan natin ang nagniningning na katawan ng isang hindi malalampasan na shell na may perpektong mapanimdim na ibabaw (Larawan 154). Alisin ang hangin mula sa shell. Ang radiation na sinasalamin ng shell, na bumabagsak sa katawan, ay masisipsip nito (bahagyang o ganap). Dahil dito, magkakaroon ng tuluy-tuloy na pagpapalitan ng enerhiya sa pagitan ng katawan at ng radiation na pumupuno sa shell. Kung ang distribusyon ng enerhiya sa pagitan ng katawan at radiation ay nananatiling hindi nagbabago para sa bawat wavelength, ang estado ng body-radiation system ay nasa equilibrium. Ipinakikita ng karanasan na ang tanging uri ng radiation na maaaring nasa equilibrium na may mga radiating na katawan ay thermal radiation. Ang lahat ng iba pang mga uri ng radiation ay hindi ekwilibriyo.

Ang kakayahan ng thermal radiation na maging equilibrium sa mga nag-iilaw na katawan ay dahil sa ang katunayan na ang intensity nito ay tumataas sa pagtaas ng temperatura. Ipagpalagay natin na ang balanse sa pagitan ng katawan at radiation (tingnan ang Fig. 1) ay nabalisa at ang katawan ay naglalabas ng mas maraming enerhiya kaysa sa sinisipsip nito. Pagkatapos ang panloob na enerhiya ng katawan ay bababa, na hahantong sa pagbaba ng temperatura. Ito naman ay magdudulot ng pagbaba sa dami ng enerhiya na ibinubuga ng katawan. Ang temperatura ng katawan ay bababa hanggang sa ang dami ng enerhiya na ibinubuga ng katawan ay maging katumbas ng dami ng enerhiya na hinihigop. Kung ang balanse ay nabalisa sa kabilang direksyon, ibig sabihin, ang halaga ng radiated na enerhiya ay mas mababa kaysa sa hinihigop, ang temperatura ng katawan ay tataas hanggang sa ang ekwilibriyo ay maitatag muli. Kaya, ang isang kawalan ng timbang sa sistema ng radyasyon ng katawan ay nagiging sanhi ng paglitaw ng mga proseso na nagpapanumbalik ng balanse.

Ang sitwasyon ay naiiba sa kaso ng alinman sa mga uri ng luminescence. Ipakita natin ito sa halimbawa ng chemiluminescence. Hangga't nagpapatuloy ang kemikal na reaksyon na nagiging sanhi ng radiation, ang nag-iilaw na katawan ay gumagalaw nang palayo nang palayo sa orihinal nitong estado. Ang pagsipsip ng radiation ng katawan ay hindi magbabago sa direksyon ng reaksyon, ngunit, sa kabaligtaran, ay hahantong sa isang mas mabilis (dahil sa pag-init) na reaksyon sa orihinal na direksyon. Ang equilibrium ay itatatag lamang kapag ang buong supply ng mga tumutugon na sangkap ay naubos at ang luminescence dahil sa mga prosesong kemikal ay napalitan ng thermal radiation.

Kaya, sa lahat ng uri ng radiation, ang thermal radiation lamang ang maaaring nasa equilibrium. Nalalapat ang mga batas ng thermodynamics sa mga estado at proseso ng equilibrium. Dahil dito, ang thermal radiation ay dapat ding sumunod sa ilang pangkalahatang batas na nagmumula sa mga prinsipyo ng thermodynamics. Ito ay sa pagsasaalang-alang ng mga regular na ito na kami ay bumaling.

Maaari ka ring makahanap ng impormasyon ng interes sa siyentipikong search engine na Otvety.Online. Gamitin ang form sa paghahanap: