Типи оптичних спектрів

Спектральний склад випромінювань грає значної ролі щодо будови речовини. Давайте поговоримо коротко про типи оптичних спектрів.

Спектр та його види

Термін «спектр» було запроваджено І. Ньютоном у трактаті «Оптика». Так було названо райдужну смужку, в яку розкладається біле світло, проходячи через призму.

Надалі з'ясувалося, що різні речовини дають різні спектри, і, вивчаючи спектр, можна отримати багато інформації про речовину, що випромінює. Для таких досліджень використовують спеціальні апарати – спектрографи та спектроскопи. Ці апарати дозволяють оцінити розподіл енергії випромінювання в спектрі, або давати візуальну картину цього розподілу, або прямо будувати графік.

Залежно від аналізованих критеріїв, можна назвати такі типи оптичних спектрів.

Спектри випромінювання та поглинання

Порушені атоми речовини випромінюють, повертаючись у вихідний стан. Спектр, отриманий у такий спосіб, називається спектром випромінювання. Найчастіше йдеться саме про такі спектри.

Однак, якщо для збудження атомів речовини користуватися зовнішнім опроміненням, можна помітити, що різні довжини хвиль збуджують атоми (поглинаючись при цьому) по-різному. Якщо біле світло пропускати через холодний газ, після проходження газу в спектрі такого світла з'являться темні зони. Такий спектр називається спектром поглинання.

Безперервні та лінійчасті спектри

Звичайний тепловий спектр є безперервною райдужною смугою. Інтенсивність різних частот у ньому різна, проте, змінюється вона плавно, без різких стрибків. Такий спектр називається безперервним.Безперервними є більшість спектрів, які отримують при нагріванні твердих або рідких речовин.

Мал. 1. Безперервний діапазон.

Проте, є й спектри іншого типу. Наприклад, якщо взяти шматочок звичайної кухонної солі, і внести його в полум'я газового пальника – полум'я забарвиться в інтенсивний жовтий колір. Якщо випромінювання цього полум'я розкласти в спектр, можна буде помітити, що енергія спектру в зоні жовтих кольорів різко, майже стрибком, збільшується, хоча в інших зонах - вона змінюватися плавно. Цю властивість спектру надають атоми натрію. Якщо взяти інші речовини – можна отримати різке посилення інших кольорів.

Мал. 2. Колір полум'я різних речовин.

Проба на вогні пальника часто використовується в лабораторіях для грубої оцінки хімічного складу речовин.

У спектрах, одержуваних таким чином, поряд із безперервною «тепловою» складовою будуть одна або кілька яскравих смуг, де інтенсивність випромінювання різко збільшується. Спектри такого типу називаються лінійчастими.

Лінійчасті спектри випромінюють атоми газоподібних речовин при невеликих тисках. Це основний тип спектрів. Атоми кожної речовини дають певний лінійний спектр, і по ньому можна однозначно ідентифікувати випромінюючу речовину.

Особливим видом лінійних спектрів є смугасті спектри. Лінійчастий спектр випромінюють атоми, що слабо взаємодіють один з одним. Коли ж атоми взаємодіють сильно (наприклад, газ під великим тиском, або випромінюють цілі молекули, складені з багатьох атомів), у спектрі з'являються широкі смуги, кожна з яких складається з безлічі тонких звичайних смуг смугастого спектра.

Мал. 3. Лінійчасті та смугасті спектри.

Що ми дізналися?

За природою виникнення спектри поділяються на спектри випромінювання та поглинання. По виду спектри поділяються на безперервні та лінійчасті. Особливим видом лінійних спектрів є смугасті спектри.