Спектр, енциклопедія Навколосвіт

Мікрохвильове випромінювання.

Випромінювання з довжинами хвиль приблизно від 0,5 мм до 30 см (частотний інтервал від 600 000 до 1000 МГц) відноситься до мікрохвильового діапазону спектра. Для генерації мікрохвильового випромінювання застосовуються спеціальні електронні лампи (клістрони). Бурхливий розвиток мікрохвильова техніка отримала в період Другої світової війни в зв'язку з різко збільшеними вимогами до ефективності засобів зв'язку і радіолокації. Мікрохвильове випромінювання природних джерел обумовлено головним чином обертанням молекул, хоча відомі і СВЧ-спектри атомів. Дослідження мікрохвильових обертальних спектрів молекул є одні з найбільш точних методів визначення структури молекул газу.

Інфрачервоне випромінювання.

Інфрачервоне (ІЧ) випромінювання було відкрито англійським астрономом В.Гершелем в 1800. Користуючись простим термометром, він встановив, що теплове випромінювання має найбільшу інтенсивність за межами видимої області поблизу його червоною кордону. Інфрачервона область спектра починається приблизно від 0,8 мкм і простягається приблизно до 1 мм. Раніше лабораторними джерелами інфрачервоного випромінювання служили виключно розпечені тіла або електричні розряди в газах. Зараз на основі твердотільних і молекулярних газових лазерів створені сучасні джерела інфрачервоного випромінювання з регульованою або фіксованого частотою. Для реєстрації випромінювання в ближній ІЧ-області (до

1,3 мкм) використовуються спеціальні фотопластинки. Більш широким діапазоном чутливості (приблизно до 25 мкм) мають фотоелектричні детектори і фоторезистори. Випромінювання в далекій ІЧ-області реєструється болометр - детекторами, чутливими до нагрівання інфрачервоним випромінюванням.

ІК-апаратура знаходить широке застосування як у військовій техніці (наприклад, для наведення ракет), так і в цивільній (наприклад, в волоконно-оптичних системах зв'язку). Як оптичних елементів в ІК-спектрометрах використовуються або лінзи і призми, або дифракційні решітки і дзеркала. Щоб виключити поглинання випромінювання в повітрі, спектрометри для далекої ІЧ-області виготовляються в вакуумному варіанті.

Оскільки інфрачервоні спектри пов'язані з обертовими і коливальними рухами в молекулі, а також з електронними переходами в атомах і молекулах, ІК-спектроскопія дозволяє отримувати важливу інформацію про будову атомів і молекул, а також про зонної структурі кристалів.

Видима область.

Видимій області відповідає діапазон довжин хвиль від 400 нм (фіолетова межа) до 760 нм (червона межа), що становить незначну частину повного електромагнітного спектра. Джерелами видимого світла в лабораторії зазвичай служать розпечені тверді тіла, електричний розряд і лазери (зазвичай лазери на барвниках). Перебудовувані лазери на барвниках дозволяють перекривати великі ділянки видимого спектру (наприклад, барвник родамін 6G випромінює в інтервалі 570-660 нм). Найбільш поширеними детекторами видимого випромінювання є око людини, фотопластинки, фотоелементи, фотопомножувачі. Видимі спектри пов'язані з квантовими переходами зовнішніх електронів атомів і молекул і містять найважливішу інформацію про їх електронну структуру.

Ультрафіолетове випромінювання.

Ультрафіолетова (УФ) спектральна область була відкрита в 1801, коли І.Ріттер і У.Волластон, спостерігаючи сонячний спектр, виявили, що найбільше почорніння хлориду срібла викликається випромінюванням, більш короткохвильових, ніж фіолетове. До УФ-області відноситься випромінювання з довжинами хвиль від 10 до 400 нм. УФ-випромінювання з довжинами хвиль коротше 185 нм поглинається повітрям, тому прилади для цього діапазону повинні бути вакуумними. Оскільки лише деякі з зазвичай прозорих речовин залишаються прозорими для «вакуумного ультрафіолету», в таких приладах застосовується відбивна оптика. Для реєстрації ультрафіолетового випромінювання використовуються спеціальні фотопластинки і фотоелектричні детектори. Більшість УФ-спектрів пов'язано з квантовими переходами зовнішніх електронів атомів і молекул, тому УФ-спектроскопія застосовується для дослідження будови атомів.

Рентгенівське випромінювання.

У 1895 було зроблено одне з найважливіших відкриттів фізики: В.Рентген, вивчаючи електричні розряди в газах, зауважив, що паперовий екран, підданий спеціальній обробці, починає світитися, якщо його піднести до працюючої газорозрядної трубці, і зробив висновок, що світіння виникає під дією нового, невідомого проникаючого випромінювання, названого їм X-променями. З подальших експериментів з'ясувалося, що X-промені - це електромагнітне випромінювання, довгохвильова межа якого перекривається з вакуумним ультрафіолетом, а короткохвильова становить малу частку нанометра.

Рентгенівське випромінювання з безперервним спектром часто називають гальмівним випромінюванням, оскільки воно виникає при уповільненні електронів, які бомбардують анод рентгенівської трубки. Див. Також рентгенівського випромінювання.

Гамма-випромінювання.

Гамма-випромінювання відрізняється від рентгенівського меншою довжиною хвилі (0,1-10 -6 нм) і своїм походженням. Ядро, отримавши в результаті ядерної реакції надлишкову енергію, може виявитися в збудженому стані. Повертаючись в стан з більш низькою енергією, воно віддає надлишкову енергію, випускаючи гамма-квант. Вивчення спектрів гамма-випромінювання дозволяє отримати важливу інформацію про будову ядер і ядерних взаємодіях, подібно до того, як оптичні спектри допомагають зрозуміти будову атомів і молекул і діючі в них сили.

Ельяшевич М.А. Атомна і молекулярна спектроскопія. М. тисячу дев'ятсот шістьдесят дві
Собельман І.І. Введення в теорію атомних спектрів. М. +1964