ГЛАВА 19

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА

Спектроскопическими называются методы анализа, в кото­рых качественно и количественно измеряется взаимодействие элек­тромагнитного излучения с веществом.

19.1. Природа и свойства электромагнитного излуче­ния

Электромагнитное излучение имеет двойственную природу и обладает как волновыми, так и корпускулярными (дискретными) свойствами.

Электромагнитная волна состоит из двух компонентов - элек­трического и магнитного, которые перпендикулярны друг другу и к направлению движения волны (рис.19.1). В отличие от других волно­вых процессов, например, звуковых волн для распространения элек­тромагнитного излучения не нужна проводящая среда

Рис. 19.1. Электромагнитная волна

Электромагнитная волна, как и любая волна, обладает следую­щими основными параметрами.

Длина волны (X) - расстояние, которое про­ходит волна за один период её колебаний (расстоя­ние между двумя последовательными максимума­ми).

Длина волны измеряется в метрах (м). На практике обычно ис­пользуют кратные единицы - нанометр (1 нм = 1-10^-9 м) или микро­метр (1 мкм = 1-10^-6 м).

Частота (v)- число колебаний в 1 секунду.

Частота измеряется в герцах (1Гц = 1 с^-1) или в кратных ему единицах, например, 1МГц = 1-10⁶ Гц. Длина волны и частота колеба­ний связаны между собой следующим уравнением

X • v = с |,

где с - скорость распространения волны в данной среде.

Для электромагнитной волны

с = с0/п,

где с₀ - скорость света в вакууме (2,99792-10⁸ м/с), п - показатель преломления среды.

Частота является более фундаментальной характеристикой, чем длина волны. Она зависит только от свойств источника излучения и не зависит от свойств среды. Длина волны зависит от природы среды, температуры и давления.

Волновое число (V) - число волн, приходящихся на 1 см в ва­кууме.

v = X"¹,

где X - длина волны (см).

Размерность v - см^-1.

Электромагнитное излучение можно рассматривать как поток частиц энергии - фотонов. Связь между волновой и корпускулярной природой электромагнитного излучения устанавливает уравнение Планка:

E = hv = hc / X = hc v где h - постоянная Планка (h = 6,6262-10^-34 Дж-с)

Единицей измерения энергии является Джоуль (Дж). В спектро­скопии часто используют внесистемную единицу - электрон-вольт (1эВ = 1,6022-10^-19 Дж). Чем больше длина волны электромагнит­ного излучения (меньше частота колебаний), тем меньше его энергия.

Совокупность всех энергий (длин волн, частот) электромагнит­ного излучения называется электромагнитным спектром.

* X

у рентгеновское	УФ видимое ИК	микроволновое радиоволны

оптический диапазон < ¹ v

В спектроскопических методах анализа спектром (спектром по­глощения, спектром испускания) называется зависимость между энергией кванта и числом квантов, обладающих данной энергией (рис 19.2). абсорбционные кванта Рис. 19.2. Спектр (поглощения, испускания) в спектроскопических методах анализа

19.2. Классификация спектроскопических методов анализа

Существует несколько подходов к классификации спектроско­пических методов анализа. Классификационным критерием может быть вид электромагнитного излучения, характер его взаимодействия с веществом, вид частиц, взаимодействующих с электромагнитным излучением.

Дата добавления: 2015-09-07