Spektrální analýza: emise a absorpce světla atomy

Vědět přesně, že chemické složení látky je vyžadováno v mnoha oblastech průmyslové činnosti. Průběh chemických procesů závisí na čistotě pracovního materiálu. Čisté materiály, které však neobsahují žádné nečistoty, se v povaze téměř nikdy nevyskytují. Pro studium chemického složení pracovní látky jsou studovány procesy emisí a absorpce světla atomy - spektrální analýza.

Tato metoda zkoumání povahy hmoty byla objevena v polovině 19. století a vyvolala pocit. Díky tomu bylo dosaženo řady významných úspěchů v oblasti chemie a fyziky, získaly se nové poznatky o chemických prvcích. Analýza je velmi citlivá a umožňuje detekovat i mikroskopickou směs cizí látky. Rozsah spektrální analýzy však přesahuje studium složení látek.

Co je spektrum?

Spektrum je fenomén, ve kterém je světelný paprsek procházející skrze refrakční objekt (například hranol) rozložen do několika vícebarevných paprsků.

Atomy každého chemického prvku mají své vlastní spektrum odlišné od spektra jiných prvků. Díky této jedinečnosti lze určit chemické složení látky. Studium emisních a absorpčních spekter světla atomy je základem spektrální analýzy (spektroskopie).

Ozařování atomů hmoty se provádí pouze v rozrušeném stavu, když je vystaven jakémukoli zdroji energie. Po přijetí energie se látka dostane zpět ve formě záření a vrací se do normálního stavu. Získané údaje o emisi a absorpci atomů světla atomy jsou zpracovány pomocí speciálních spektrálních zařízení.

Druhy záření

Stává se to:

1. Termální. Když se tělo zahřeje, atomy urychlují jejich pohyb, což vede k uvolnění energie. Po dosažení určité koncentrace vyrobené energie začíná látka vydávat světlo.
2. Elektrické pole může být používáno k vyzařování a absorpci atomů světla. V tomto případě se radiační energie nazývá elektroluminiscence.
3. Chemiluminiscence. Tento jev nastává u některých chemických reakcí, kdy teplota látky zůstává normální a radiace se vyskytuje v důsledku interakce s jinou látkou.
4. Fotoluminiscence. Objevuje se, když atomy samy začnou vydávat světlo pod vlivem jiného zdroje záření.

Typy spektroskopie

Pro studium procesů absorpce a emise světla atomy se používají různé metody spektrální analýzy:

1. Emise.
2. Absorpce.
3. Luminiscenční.
4. RTG.
5. Radiospectroscopic.
6. Spektrofotometrická atd.

Nejběžnějšími metodami spektroskopie jsou emise, absorpce a luminiscence.

V emisní metodě analýzy musí být látka převedena na plynný stav. Pod vlivem vysokých teplot se látka rozpadá na atomy. V tomto případě se povaha záření látky stává kritériem pro určení chemického složení. Studium procesu probíhá pomocí spektrálních zařízení analyzujících typ vlny.

Absorpční metoda se používá ke studiu ne emisí, ale absorpce světla atomy. V závislosti na povaze prvku bude povaha absorpce energie látkou v každém případě individuální.

V luminiscenčním způsobu je látka vybuzena infračerveným nebo ultrafialovým zářením.

Aplikace spektrální analýzy

Spektroskopie přinesla světu mnoho cenných objevů v různých oblastech znalostí.

Mnoho chemických prvků bylo nalezeno díky spektrální analýze: cesium, helium, rubidium a další. Primární barva jejich spektra často způsobuje jméno (například "rubidium" - "tmavě červená").

Spektroskopie je široce používána v průmyslu, zejména ve strojírenství, metalurgii. Spektrální analýza pomáhá nejpřesněji určovat složení minerálu, což umožňuje získat nejvíce čistou látku pro výrobu.

Neobvyklé uplatnění analýzy bylo zjištěno v oblasti forenzní, zejména při zjišťování pravosti nebo falešnosti dokumentu.

Hodnota spektrální analýzy pro astrofyziku

Nejcennější informace o procesech emisí a absorpce světla atomy jsou uvedeny v oblasti astrofyziky a průzkumu vesmíru.

Pouze pomocí spektrální analýzy bylo možné stanovit chemické složení nebeských objektů, například slunce a hvězdy. Spektroskopie ukázala, že hvězdy obsahují stejné prvky jako na Zemi. Fotosféry nebeských těles nejsou nic jiného než kontinuální spektrum.

Nejen chemické složení hvězd bylo objeveno kvůli spektrální analýze. Tato metoda nám umožnila studovat životní cyklus hvězdy. Každá z nich získala své místo ve spektrální třídě na základě své velikosti a teploty záření.

Spektrální analýza dovolil mi, abych získal představu o kosmických rozměrech a vzdálenostech, o rychlosti pohyblivých objektů a jejich rotaci. Dopplerovský efekt doplňuje a odhaluje podstatu výzkumu prováděného pomocí spektroskopie.

Takže většina moderních astronomických studií je založena na datách spektrální analýzy.

Lasery, emise a absorpce světla atomy ve spektrech

Laser (kvantový generátor) je zdrojem záření. V tom je záření energie excitovanými atomy prováděno pod vlivem vnějšího stimulu. Laserové spektra jsou tvořeny emisí světla atomy, nikoli absorpcí. Laserový paprsek je koherentní: paprsky jsou paralelní a prakticky se nerozlišují, bez ohledu na vzdálenost od zdroje záření. Lasery jsou široce používány v různých oborech znalostí, zejména v lékařství, optické fyzice, fotografování, metalurgii atd.

S ohledem na krátkodobé procesy emisí a absorpce světla atomy a seznámení se s hlavní metodou výzkumu - spektrální analýzy můžeme usoudit, že v moderním světě má nesporný význam. Mnohé sféry vědy, výroby a technologie používají tuto metodu a její výsledky ve své práci.