ТОП 10:

Характеристика і діапазони електромагнітного випромінювання



З курсу фізики відомо, що електромагнітне випромінювання має подвійну природу. Закономірності розповсюдження, дифракції та інтенференції випромінювання описуються хвильовою теорією, згідно з якою світло є електромагнітною хвилею. Закономірності випромінювання і поглинання описуються квантовою теорією, яка розглядає випромінювання як потік матеріальних частинок – фотонів.

З точки зору хвильової теорії електромагнітне випромінювання характеризується довжиною хвилі (λ) і частотою (ν), які пов'язані співвідношенням:

(2.1),

де с - швидкість розповсюдження електромагнітного випромінювання. У вакуумі с = 3ּ108 м/с.

Довжина хвилі може вимірюватися в метрах, сантиметрах, міліметрах (1мм=10-3 м), а для коротких довжин хвиль в мікрометрах (мікронах, 1мкм=10-6 м), нанометрах (мілімікронах, 1нм=10-9 м), ангстремах (1 Å = 10-10 м). Частота вимірюється кількістю коливань за одну секунду, має розмірність с-1 і називається герц (Гц). Використовуються кратні величини: мегагерц (1мГц = 106 Гц), гігагерц (1гГц = 1012 Гц).

Величина, обернена до довжини хвилі пропорційна до частоти і називається хвильовим числом: N = n' = 1/l = n/с. Хвильове число показує кількість довжин хвиль, які вміщуються на довжині 1 см і має розмірність см -1.

Згідно корпускулярної теорії електромагнітне випромінювання характеризується певною енергією фотона (Е), яка вимірюється в джоулях (Дж). Зв'язок енергії фотона з хвильовими характеристиками електромагнітних коливань дається формулою Планка:

(2.2),

де h - постійна Планка (6,62 ּ 10-34 Джּс).

Для 1 моля речовини:

E = 6,62ּ10-34ּ6,02ּ1023ּn = 3,99ּ10-10ּn (Дж/моль).

Таким чином l, n або E однозначно характеризують вид електромагнітного випро­мінювання. Знаючи одну з цих величин можна за формулами 2.1 і 2.2 розрахувати дві інші.

Електромагнітне випромінювання характеризується ще однією величиною – потужністю потоку випромінювання (Дж/с), яку називають інтенсивністю. З точки зору хвильової теорії інтенсивність визначається амплітудою електричного і магнітного полів певної частоти коливань. З точки зору корпускулярної теорії інтенсивність дорівнює кількості фотонів певної енергії, які випромінюються за секунду.

У залежності від механізму випромінювання електромагнітні коливання поділяються на діапазони (області), які відрізняються довжинами хвиль (табл. 2.1.).

Таблиця 2.1.

Області випромінювання електромагнітних коливань (нм)

Ультрафіолетова - вакуумна - дальня - ближня 10 – 400 10 – 185 185 – 230 230 – 400
Видима - фіолетовий - синій - голубий - зелений - жовтий - оранжевий - червоний 400 – 750 390 – 420 420 – 455 455 – 494 494 – 565 565 – 595 595 – 640 640 – 750
Інфрачервона - ближня - дальня 750 – 106 750 – 25·103 25·103 – 106

 

Практично всі області електромагнітного випромінювання використовуються для визначення хімічного складу речовин. Предметом нашого розгляду є оптичні методи аналізу, які використовують електромагнітне випромінювання оптичного діапазону, яке охоплює довжини хвиль (1 - 1×105 нм) і складається з ультрафіолетової, видимої і інфрачервоної областей. Це випромінювання пов'язане з процесами, які відбуваються з участю зовнішніх (оптичних, валентних) електронів атомів, і з просторовою будовою молекул.

Випромінювання, яке складається з електромагніних коливань певної довжини хвилі називається монохроматичним. У природі монохроматичне випромінювання зустрічається рід­ко. Зазвичай випромірювання складається з електромагнітних коливань різних довжин хвиль.

Сукупність довжин хвиль, частот або енергій фотонів, з яких складається випромінювання називається спектром.

Спектри бувають суцільні (безперервні), смугасті та лінійчасті. Випромінювання суцільного спектра складається з сукупності електомагнітних хвиль, довжини яких змінюються безперервно. Смугастий спектр складається з декількох смуг, в межах яких довжини хвиль змінюються безперервно, розділених інтервалами відсутності випромінювання. Лінійчасті спектри характеризуються сукупністю випромінювання певних довжин хвиль (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Види спектрів випромінювання:

а - суцільний (безперервний), б - смугастий, в - лінійчастий.

 

Для хімічного аналізу використовуються закономірності як випромінювання електромагнітних хвиль об'єктом аналізу, так і взаємодії випромінювання від стороннього джерела з матеріалом об'єкту аналізу.

 







Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.231.220.225 (0.006 с.)