Спектр поглощения

Спектр поглощения солнца с линиями фраунгофера
Спектры поглощения первого возбужденного состояния из рубидия : с обычной лазерной спектроскопией (синяя) не видна сверхтонкая структура будет только через Бездопплеровскую спектроскопии насыщения растворенной (красные).
Иллюстрация красного смещения спектральных линий для далекого скопления супергалактик ( BAS11 ) справа по сравнению с солнцем слева

Поглощения или линейный спектр поглощения представляет собой цветной или электромагнитный спектр , который содержит темные спектральные линии . Это происходит, когда широкополосный (белый) свет проходит через вещество и кванты света ( фотоны ) определенных длин волн или диапазонов длин волн поглощаются ( резонансное поглощение ). Поглощенные фотоны отсутствуют в проходящем свете, поэтому спектр на соответствующих длинах волн темный или, в крайних случаях, черный.
Эти темные линии поглощения называются линиями фраунгофера в честь их первооткрывателя в солнечном спектре , но также могут быть обнаружены в спектре звезд и многих других небесных тел .

описание

Если фотоны поглощаются возбуждающими атомами, количество энергии и, следовательно, длины волн четко определены, а темные области - соответственно узкие линии. В молекулах, с другой стороны, многие значения поглощаемой энергии часто близки друг к другу и образуют более широкие темные области в спектре, полосы поглощения . В любом случае наблюдаемый спектр поглощения характерен для типа вещества, через которое проходит излучение. Вот почему спектроскопия в различных диапазонах длин волн, в том числе в ультрафиолетовом или инфракрасном свете, является важным методом анализа веществ.

Если свободные атомы (например, газ или пар ) подвергаются спектроскопии, фотоны переизлучаются после поглощения и фактически равномерно во всех пространственных направлениях. Если свет излучается только с одного направления, спектр поглощения, типичный для типа атома ( химического элемента ), обнаруживается как линейчатый спектр в прошедшем свете ; свет, рассеянный в других пространственных направлениях, показывает соответствующий спектр излучения .

В спектроскопии твердых тел релаксация твердого тела может происходить между поглощением и возможным излучением . Часть энергии фотона - это z. Б. превращается в тепло. В этом случае спектры поглощения и излучения не дополняют друг друга, как в случае свободных атомов.

Для «запрещенных линий» наблюдение поглощения крайне маловероятно.

заявление

Спектры поглощения также используются в технологии измерения и анализа (окружающей среды) : например, с помощью ИК-Фурье спектрометра можно количественно и качественно исследовать состав газовой смеси (например, воздуха ). Используя спектр поглощения, характерный для каждого газа («как отпечаток пальца»), можно определить количество этого газа в измеренной газовой смеси.

В атомно-абсорбционной спектрометрии формируется и измеряется спектр поглощения образца. Таким образом можно определить атомный состав образца.

Спектры поглощения имеют большое значение в астрономии , так как их можно использовать для определения материального состава и температуры светящихся небесных тел (см. Пример солнечного спектра справа). Кроме того, магнитные поля можно определить с помощью эффекта Зеемана, а вращение и радиальные скорости можно определить с помощью эффекта Доплера . Красное смещение галактик, которое увеличивается с расстоянием , было первым признаком расширения пространства еще в 1930-х годах .

веб ссылки