Спектроскопия: Разлика между версии

Изтрито е съдържание Добавено е съдържание

Линейно

Текуща версия към 12:43, 14 март 2024

Спектроскопията, също и спектрален анализ, е метод за изследване на веществото, при който на анализ се подлагат лъчи, звуци или частици, изпуснати, погълнати, отразени или взаимодействали по друг начин с изследвания обект. Спектроскопските методи намират широко приложение във физикохимията и аналитичната химия за идентифициране на веществата чрез спектъра, който изпускат или поглъщат. Съвременната дефиниция е разширена и обхваща и изучаването на взаимодействията между частици като електрони, протони и йони, както и други частици като функция на енергията на сблъскване. Спектралният анализ е много важен за развитието на фундаменталните физически теории, например квантовата механика, специалната и общата теория на относителността и квантовата електродинамика. Спектроскопията на сблъсъци между частици с високи енергии е ключова за разбирането за електромагнитното взаимодействие и за ядрените сили (силно и слабо ядрено взаимодействие)^[1].

Методите на спектроскопията намират приложение на практика в почти всички области на науката и техниката. Например магнитно-резонансната томография е основана на физичното явление ядрен магнитен резонанс, което се наблюдава при радиочестотна спектроскопия в магнитно поле. Микровълнова спектроскопия е използвана за откриване на реликтовото излъчване, остатък от Големия взрив. В ускорителите на частици със спектроскопски техники се изследва вътрешната структура на протона и неутрона. Чрез оптична, радио- и рентгенова спектроскопия се изучава съставът на далечни звезди, на отделни молекули в галактиките и дори първичното разпределение на химичните елементи преди образуването на първите звезди. Оптичната спектроскопия се прилага рутинно за определяне на химичния състав на веществото и физическата структура^[1].

Видове спектроскопия

Спектроскопските методи могат да се класифицират според обекта на изследване и според типа на лъчението, което се регистрира или изчислява по време на процеса на измерване.

Според обекта на изследване: атомна спектроскопия, молекулна спектроскопия, мас-спектроскопия, ядрена спектроскопия и др.

Според типа на лъчението, което се подлага на анализ: електромагнитна спектроскопия (тя се дели на свой ред според дължината на вълната на спектроскопия с микровълни, с радиовълни, инфрачервена спектроскопия, оптична спектроскопия, ултравиолетови лъчи, рентгенови лъчи, гама-лъчи), а също така и с не-електромагнитно излъчване като звукови вълни, електрони, йони и др.

Оптична спектроскопия и изследване на веществата

Оптичната спектроскопия изследва взаимодействието между светлината и веществата. Исторически тя е възникнала, когато за изследване на структурата на веществото е била използвана светлина от видимия спектър, но впоследствие започват да се прилагат и ултравиолетовият и инфрачервения диапазони от електромагнитния спектър (т.е. от около 180 нанометра до 100 микрометра). Известни са различни спектрални методи за изследване, но в основата на всички е един и същи принцип: при дадени условия атомите, молекулите и йоните са способни да поглъщат или да отделят определен вид енергия. Обикновено това е електромагнитно излъчване. При това веществата преминават от едно енергетично състояние в друго. Енергетичната промяна е свързана с честотата на електромагнитното излъчване с уравнението: $E=h{\nu }$ . Спектрите представляват зависимост на интензитета на поглъщане или излъчване (на ординатната ос) от енергията (на абсцисната ос). Вместо енергия често се използва дължината на вълната на лъчението ${\lambda }$ , честотата ${\nu }$ или вълновото число ${\tilde {\nu }}$ ,които величини са свързани с простите съотношения ${\tilde {\nu }}\;=\;{\frac {1}{\lambda }}$ , ${\nu }\;=\;{\frac {c}{\lambda }}$ ; ${\nu }\;=\;c{\tilde {\nu }}$ , където c е скоростта на светлината във вакуум.^[2]

С този метод е получена значителна информация за строежа на веществата на атомно и молекулно ниво, защото повечето от структурно организираната материя (над атомно ниво) взаимодействува резонансно с електромагнитното поле именно в оптическия диапазон честоти. Затова именно този вид спектроскопия днес широко се прилага за получаване на информация за веществото. Взаимодействието на лъчението с веществото се определя от неговите оптични свойства (диелектрична проницаемост, коефициент на поглъщане, коефициент на отражение, коефициент на пречупване, излъчвателна способност, луминесценция, разсейване и др.)

Със същите методи се изучава и близкият порядък в структурата на веществата, като координационно число, симетрия на молекулите, дефекти в кристалната решетка, присъствие на примеси и т.н.

Качествен спектрален анализ

В основата на качествения спектрален анализ е откритието на Густав Кирхоф от 1859 г., че всеки химичен елемент има свой характерен спектър на излъчване, затова по линейния спектър на парите на някакво вещество може да се установи какви химически елементи влизат в състава му.

Количествен спектрален анализ

В днешно време са разработени и широко се използват методите на количествения спектрален анализ, позволяващ по интензитета на светене на спектралните линии на химичния елемент да се определи неговото процентно съдържание в изследвания образец.

Източници

↑ ^а ^б Spectroscopy | Definition, Types, & Facts // Encyclopedia Britannica. Посетен на 2 декември 2021. (на английски)
↑ Киркова, Елена. Обща Химия. София, Унив. изд. „Св. Климент Охридски“, 2001. с. 436.

Литература

„Неорганична химия“, Добри Лазаров

Тази статия, свързана с физика, все още е мъниче. Помогнете на Уикипедия, като я редактирате и разширите.

Тази статия, свързана с химия, все още е мъниче. Помогнете на Уикипедия, като я редактирате и разширите.

[EB-1] а ^б Spectroscopy | Definition, Types, & Facts // Encyclopedia Britannica. Посетен на 2 декември 2021. (на английски)

[2] Киркова, Елена. Обща Химия. София, Унив. изд. „Св. Климент Охридски“, 2001. с. 436.

[1]

[2]

@@ Ред 1: / Ред 1: @@
+'''Спектроскопията''', също и '''спектрален анализ''', е метод за изследване на [[вещество]]то, при който на [[анализ]] се подлагат лъчи, звуци или частици, изпуснати, погълнати, отразени или взаимодействали по друг начин с изследвания обект. Спектроскопските методи намират широко приложение във [[физикохимия]]та и [[аналитична химия|аналитичната химия]] за идентифициране на веществата чрез [[оптичен спектър|спектър]]а, който изпускат или поглъщат. Съвременната дефиниция е разширена и обхваща и изучаването на взаимодействията между частици като [[електрон]]и, [[протон]]и и [[йон]]и, както и други частици като функция на [[енергия]]та на сблъскване. Спектралният анализ е много важен за развитието на фундаменталните физически теории, например [[квантовата механика]], [[Специалната теория на относителността|специалната]] и [[общата теория на относителността]] и [[квантова електродинамика|квантовата електродинамика]]. Спектроскопията на сблъсъци между частици с високи енергии е ключова за разбирането за [[електромагнитно взаимодействие|електромагнитното взаимодействие]] и за ядрените сили ([[Силно ядрено взаимодействие|силно]] и [[слабо ядрено взаимодействие]])<ref name="EB">{{Цитат уеб | заглавие = Spectroscopy {{!}} Definition, Types, & Facts | автор = | труд = Encyclopedia Britannica | дата = | достъп_дата = 2 декември 2021 | уеб_адрес = https://www.britannica.com/science/spectroscopy | език = en | цитат = }}</ref>.
-{{мъниче}}
-'''Спектроскопията''' е метод за изследване на веществото, при който на нализ се подлагат лъчи, звуци или частици, изпуснати, погълнати, отразени или взаимодействували по друг начин с изследвания предмет.
+Методите на спектроскопията намират приложение на практика в почти всички области на науката и техниката. Например [[Магнитно-резонансна томография|магнитно-резонансната томография]] е основана на физичното явление [[ядрен магнитен резонанс]], което се наблюдава при [[Радиовълни|радиочестотна]] спектроскопия в [[магнитно поле]]. [[Микровълни|Микровълнова]] спектроскопия е използвана за откриване на [[реликтово излъчване|реликтовото излъчване]], остатък от [[Теория на Големия взрив|Големия взрив]]. В [[ускорител на частици|ускорителите на частици]] със спектроскопски техники се изследва вътрешната структура на [[протон]]а и [[неутрон]]а. Чрез оптична, радио- и рентгенова спектроскопия се изучава съставът на далечни звезди, на отделни молекули в галактиките и дори първичното разпределение на химичните елементи преди образуването на първите звезди. Оптичната спектроскопия се прилага рутинно за определяне на химичния състав на веществото и физическата структура<ref name="EB"/>.
+== Видове спектроскопия ==
+Спектроскопските методи могат да се класифицират според обекта на изследване и според типа на [[лъчение]]то, което се регистрира или изчислява по време на процеса на измерване.
+* Според обекта на изследване: [[атомна спектроскопия]], [[молекулна спектроскопия]], [[мас-спектроскопия]], [[ядрена спектроскопия]] и др.
-'''Спектроскопията''' може да се разглежда като изследване на взаимодействието между [[светлина]]та и [[вещество|веществата]]. Исторически този раздел на науката е възникнал когато за изследване на структурата на веществото е била използвана светлина от [[видим спектър|видимия спектър]]. По-късно обаче подобна техника започнала да се използва за изследване на взаимодействието на веществото и с други форми на [[електромагнитно излъчване]]: [[микровълни]], [[радиовълни]], [[рентгенови лъчи]], [[електрон]]и, а също така и с не-електромагнитно излъчване като [[звукови вълни]] и др.
+* Според типа на лъчението, което се подлага на анализ: [[електромагнитна спектроскопия]] (тя се дели на свой ред според [[дължина на вълната|дължината на вълната]] на спектроскопия с [[микровълни]], с [[радиовълни]], [[инфрачервена спектроскопия]], [[оптична спектроскопия]], [[ултравиолетови лъчи]], [[рентгенови лъчи]], [[гама-лъчи]]), а също така и с не-електромагнитно излъчване като [[звукови вълни]], [[електрон]]и, [[йон]]и и др.
+== Оптична спектроскопия и изследване на веществата ==
-Спектроскопските методи намират широко приложение във [[физикохимия]]та и [[аналитична химия|аналитичната химия]] за идентифициране на веществата чрез спектъра, който те изпускат или поглъщат. Устройството за регистрация на спектъра се нарича спектрометър, а когато данните се записват - спектрограф. Спектроскопските методи могат да се класифицират според физическата величина, която се регистрира или изчислява по време на процеса на измерване.
+Оптичната спектроскопия изследва взаимодействието между [[светлина]]та и [[вещество|веществата]]. Исторически тя е възникнала, когато за изследване на структурата на веществото е била използвана светлина от [[видим спектър|видимия спектър]], но впоследствие започват да се прилагат и ултравиолетовият и инфрачервения диапазони от [[електромагнитен спектър|електромагнитния спектър]] (т.е. от около 180 нанометра до 100 микрометра). Известни са различни спектрални методи за изследване, но в основата на всички е един и същи принцип: при дадени условия атомите, молекулите и йоните са способни да поглъщат или да отделят определен вид енергия. Обикновено това е [[електромагнитно излъчване]]. При това веществата преминават от едно енергетично състояние в друго. Енергетичната промяна е свързана с честотата на електромагнитното излъчване с уравнението: <math>E = h{\nu}</math>. Спектрите представляват зависимост на интензитета на поглъщане или излъчване (на ординатната ос) от енергията (на абсцисната ос). Вместо енергия често се използва дължината на вълната на лъчението <math>{\lambda}</math>, честотата <math>{\nu}</math> или вълновото число <math>\tilde{\nu}</math>,които величини са свързани с простите съотношения <math>\tilde{\nu} \;=\; \frac{1}{\lambda}</math>, <math>{\nu} \;=\; \frac{c}{\lambda}</math>; <math>{\nu} \;=\; c\tilde{\nu}</math>, където c е скоростта на светлината във вакуум.<ref>{{cite book|last=Киркова|first=Елена|title=''Обща Химия''|publisher=[[Университетско издателство „Св. Климент Охридски“|Унив. изд. „Св. Климент Охридски“]]|date=2001|location=[[София]]|page=436}}</ref>
+С този метод е получена значителна информация за строежа на веществата на атомно и молекулно ниво, защото повечето от структурно организираната материя (над атомно ниво) взаимодействува [[резонанс]]но с електромагнитното поле именно в оптическия диапазон честоти. Затова именно този вид спектроскопия днес широко се прилага за получаване на информация за веществото. Взаимодействието на лъчението с веществото се определя от неговите оптични свойства ([[диелектрична проницаемост]], коефициент на поглъщане, коефициент на отражение, коефициент на пречупване, излъчвателна способност, луминесценция, разсейване и др.)
-Спектроскопията се използва много и в [[астрономия]]та и [[дистанционно сондиране|дистанционното сондиране]]. Повечето големи [[телескоп]]и имат като приставка спектрограф, който се използва за определяне на химическия състав и физическите свойства на астрономическите обекти или за определяне на техните [[скорост]]и като се измерва отместването на спектралните им линии вследствие на [[ефект на Доплер|ефекта на Доплер]] .
+Със същите методи се изучава и близкият порядък в структурата на веществата, като [[координационно число]], симетрия на молекулите, дефекти в кристалната решетка, присъствие на примеси и т.н.
+=== Качествен спектрален анализ ===
-[[Категория:Оптика]][[Категория:Химия]]
+В основата на качествения спектрален анализ е откритието на [[Густав Кирхоф]] от 1859 г., че всеки [[химичен елемент]] има свой характерен [[емисионен спектър|спектър на излъчване]], затова по линейния спектър на парите на някакво вещество може да се установи какви химически елементи влизат в състава му.
+=== Количествен спектрален анализ ===
-[[ar:مطيافية]]
+В днешно време са разработени и широко се използват методите на количествения спектрален анализ, позволяващ по [[Интензитет на светлината|интензитета]] на светене на спектралните линии на химичния елемент да се определи неговото процентно съдържание в изследвания образец.
-[[bs:Spektroskopija]]
-[[ca:Espectroscòpia]]
+== Източници ==
-[[cs:Spektroskopie]]
+<references />
-[[da:Spektroskopi]]
-[[de:Spektroskopie]]
+== Литература ==
-[[el:Φασματοσκοπία]]
+* „Неорганична химия“, Добри Лазаров
-[[en:Spectroscopy]]
-[[es:Espectroscopia]]
+{{мъниче|физика|химия}}
-[[et:Spektroskoopia]]
-[[fa:طیف‌نمایی]]
+{{Портал|Физика|Химия}}
-[[fi:Spektroskopia]]
-[[fr:Spectroscopie]]
+[[Категория:Спектроскопия| ]]
-[[gl:Espectroscopia]]
-[[he:ספקטרוסקופיה]]
-[[hr:Spektroskopija]]
-[[hu:Színképelemzés]]
-[[id:Spektroskopi]]
-[[it:Spettroscopia]]
-[[ja:分光法]]
-[[ko:분광학]]
-[[lmo:Spetruscupia]]
-[[ms:Spektroskopi]]
-[[nl:Spectroscopie]]
-[[nn:Spektroskopi]]
-[[no:Spektroskopi]]
-[[pl:Spektroskopia]]
-[[pt:Espectroscopia]]
-[[ro:Spectroscopie]]
-[[ru:Спектроскопия]]
-[[simple:Spectroscopy]]
-[[sk:Spektroskopia]]
-[[sl:Spektroskopija]]
-[[sr:Спектроскопија]]
-[[su:Spéktroskopi]]
-[[sv:Spektroskopi]]
-[[ta:நிறமாலையியல்]]
-[[tr:Spektroskopi]]
-[[uk:Спектроскопія]]
-[[vi:Phổ học]]
-[[zh:光谱学]]