Типы оптических спектров

Спектральный состав излучений играет важную роль при исследовании строения вещества. Давайте поговорим кратко о типах оптических спектров.

Спектр и его виды

Термин «спектр» был введен И. Ньютоном в трактате «Оптика». Так была названа радужная полоска, в которую разлагается белый свет, проходя через призму.

В дальнейшем выяснилось, что различные вещества дают различные спектры, и, изучая спектр, можно получить много информации об излучающем веществе. Для таких исследований используют специальные аппараты – спектрографы и спектроскопы. Эти аппараты позволяют оценить распределение энергии излучения в спектре, и либо давать визуальную картину этого распределения, либо прямо строить график.

В зависимости от рассматриваемых критериев, можно выделить следующие типы оптических спектров.

Спектры излучения и поглощения

Возбужденные атомы вещества излучают, возвращаясь в исходное состояние. Спектр, полученный таким способом, называется спектром излучения. Чаще всего, речь идет именно о таких спектрах.

Однако, если для возбуждения атомов вещества пользоваться внешним облучением, можно заметить, что разные длины волн возбуждают атомы (поглощаясь при этом) по-разному. Если белый свет пропускать через холодный газ, то после прохождения газа в спектре такого света появятся темные зоны. Такой спектр называется спектром поглощения.

Непрерывные и линейчатые спектры

Обычный тепловой спектр представляет собой непрерывную радужную полосу. Интенсивность различных частот в нем различна, однако, меняется она плавно, без резких скачков. Такой спектр называется непрерывным. Непрерывными являются большинство спектров, получаемых при нагревании твердых или жидких веществ.

Непрерывный спектр

Рис. 1. Непрерывный спектр.

Но, существуют и спектры другого типа. Например, если взять кусочек обычной поваренной соли, и внести его в пламя газовой горелки – пламя окрасится в интенсивный желтый цвет. Если излучение этого пламени разложить в спектр, можно будет заметить, что энергия спектра в зоне желтых цветов резко, почти скачком, увеличивается, хотя во всех остальных зонах – она будет меняться плавно. Это свойство спектру придают атомы натрия. Если взять другие вещества – можно получить резкое усиление других цветов.

Цвет пламени различных веществ

Рис. 2. Цвет пламени различных веществ.

Проба на пламени горелки часто используется в лабораториях для грубой оценки химического состава веществ.

В спектрах, получаемых таким образом, наряду с непрерывной «тепловой» составляющей будут одна или несколько ярких полос, где интенсивность излучения резко увеличивается. Спектры такого типа называются линейчатыми.

Линейчатые спектры излучают атомы газообразных веществ при не очень больших давлениях. Это основной тип спектров. Атомы каждого вещества дают строго определенный линейчатый спектр, и по нему можно однозначно идентифицировать излучающее вещество.

Особым видом линейчатых спектров являются полосатые спектры. Линейчатый спектр излучают атомы, слабо взаимодействующие друг с другом. Когда же атомы взаимодействуют сильно (например, газ под большим давлением, или излучают целые молекулы, составленные из многих атомов), в спектре появляются широкие полосы, каждая из которых состоит из множества обычных тонких полос полосатого спектра.

Рис. 3. Линейчатые и полосатые спектры.

Что мы узнали?

По природе возникновения спектры делятся на спектры излучения и поглощения. По виду спектры делятся на непрерывные и линейчатые. Особым видом линейчатых спектров являются полосатые спектры.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 5. Всего получено оценок: 1.

Предметы