Инфракрасная спектроскопия

Деление спектроскопии по свойствам излучения

Атомные системы могут осуществлять переходы из состояния с меньшей энергией в состояние с большей энергией при поглощении внешнего электромагнитного излучения. Переходы системы из некоторого состояния в состояние с меньшей энергией сопровождается испусканием излучения. Совокупность переходов с поглощением дает спектр поглощения, а при переходах вниз коэнергетические состояния возникает спектр испускания.

Частоты (длины волн) переходов с излучением или поглощением могут относиться к любому диапазону длин волн. Здесь представлены спектральные области в порядке увеличения частоты:

· Радиочастотная область: ν = 3.1006 – 3.1010 Гц, λ = 10 м – 1 см.

· Микроволновая область: ν = 3.1010 – 3.1012 Гц, λ = 1 см – 100 мкм.

· Инфракрасная область: ν = 3.1012 – 3.1014 Гц, λ = 100 мкм – 0, 8 мкм.

· Видимая и ультрафиолетовая область: ν = 3.1014 – 3.1016 Гц, λ = 800 нм – 10 нм.

· Рентгеновская область: ν = 3.1016 – 3.1018 Гц, λ = 10 нм – 100 пм.

· Гамма излучение: ν = 3.1018 – 3.1020 Гц, λ = 100 пм – 1 пм.

> > next > >

Принято различать гамма-спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию, оптическую спектроскопию и радиоспектроскопию.

В свою очередь, оптическая спектроскопия делиться на: а)ультрафиолетовую спектроскопию; б) спектроскопию видимого диапазона; в) инфракрасную спектроскопию.

> > next > >

Виды спектроскопии и их применение

Ультрафиолетовая спектроскопия

Ультрафиолетовая (УФ) спектроскопия - раздел оптической спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ области спектра (400-10 нм). Исследованием спектров в области 200-10 нм занимается вакуумная спектроскопия. В области спектра 400-200 нм используют приборы, построенные по тем же оптическим схемам, что и спектральные приборы для видимой области. УФ спектроскопия применяется при исследовании атомов, ионов, молекул и твёрдых тел для изучения их уровней энергии, вероятностей квантовых переходов и других характеристик. Электронно-колебательно-вращательные полосы молекул в основном располагаются в ближней УФ области спектра. Здесь же сосредоточены полосы поглощения в спектрах большинства полупроводников, возникающие при прямых переходах из валентной зоны в зону проводимости. Минеральные химические соединения дают сильные полосы поглощения в УФ области, что создаёт преимущества использования УФ спектроскопии в спектральном анализе. УФ спектроскопия имеет большое значение для внеатмосферной астрофизики при изучении Солнца, звёзд, туманностей и др.

> > next > >

Инфракрасная спектроскопия

Инфракрасная (ИК) спектроскопия - раздел оптической спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в ИК области спектра.

При прохождении ИК излучения через вещество происходит его поглощение на частотах, совпадающих с некоторыми собственными колебательными и вращательными частотами молекул или с частотами колебаний кристаллической решётки. В результате интенсивность ИК излучения на этих частотах падает - образуются полосы поглощения.

> > next > >

На практике обычно ИК спектр поглощения представляют графически в виде зависимости от частоты ν (или длины волны λ =c/n) ряда величин, характеризующих поглощающее вещество: коэффициент пропускания T(n)=I(n)/I₀(n); коэффициент поглощения A(n)=λ -Т(n): оптической плотности D(n)=ln(l/T(n))=c(n)cl, где c(n) - показатель поглощения, с - концентрация поглощающего вещества, l - толщина поглощающего слоя вещества. Исследование ИК спектров твёрдых, жидких и газообразных сред обычно производится с помощью различных ИК спектрометров.

Число полос поглощения в спектре ИК излучения, их положение, ширина и форма, величина поглощения определяются структурой и химическим составом поглощающего вещества и зависят от его агрегатного состояния, температуры, давления и др. Поэтому изучение колебательно-вращательных и чисто вращательных спектров методами ИК спектроскопии позволяет определять структуру молекул, их химический состав, моменты инерции молекул, величины сил, действующих между атомами в молекуле и др. Быстродействующие спектрометры позволяют получать спектры поглощения за доли секунд и используются при изучении быстропротекающих химических реакций. ИК спектроскопия играет большую роль в создании ИК лазеров и исследовании их спектров излучения. Использование в качестве источников излучения ИК лазеров с перестраиваемой частотой излучения позволяет получать ИК спектры с очень высоким разрешением.

> > next > >