Seitsmeteistkümnendal sajandil, mis tähistab mis tahes tähenduste kogumit füüsiline kogus. Energia, mass, optiline kiirgus. Just viimast peetakse sageli silmas, kui räägime valguse spektrist. Täpsemalt on valguse spekter erineva sagedusega optilise kiirguse ribade kogum, millest mõnda näeme välismaailmas iga päev, samas kui mõned neist on palja silmaga kättesaamatud. Sõltuvalt inimsilma tajumisvõimalusest jaguneb valguse spekter nähtavaks ja nähtamatuks osaks. Viimane omakorda puutub kokku infrapuna- ja ultraviolettvalgusega.

Spektri tüübid

Samuti on olemas erinevad tüübid spektrid. Neid on kolm, olenevalt kiirguse intensiivsuse spektraaltihedusest. Spektrid võivad olla pidevad, joonelised ja triibulised. Spektri tüübid määratakse kasutades

pidev spekter

Kuumutamisel moodustub pidev spekter kõrge temperatuur tahked ained või gaasid kõrge tihedusega. Tuntud seitsmevärviline vikerkaar on pideva spektri otsene näide.

joonspekter

See esindab ka spektritüüpe ja pärineb mis tahes ainest, mis on gaasilises aatomi olekus. Siinkohal on oluline märkida, et see asub aatomis, mitte molekulis. Selline spekter tagab aatomite äärmiselt madala interaktsiooni üksteisega. Kuna vastastikmõju puudub, kiirgavad aatomid püsivalt sama lainepikkusega laineid. Sellise spektri näide on kõrge temperatuurini kuumutatud gaaside hõõgumine.

triibuline spekter

Triibuline spekter kujutab visuaalselt eraldi ribasid, mis on selgelt piiritletud üsna tumedate intervallidega. Veelgi enam, igaüks neist ribadest ei ole rangelt määratletud sagedusega kiirgus, vaid koosneb suur hulk tihedalt asetsevad valgusjooned. Selliste spektrite näide, nagu joonspektri puhul, on aurude hõõgumine kõrgel temperatuuril. Neid ei loo aga enam aatomid, vaid molekulid, millel on ülitihe ühisside, mis sellise kuma tekitab.

Neeldumisspekter

Kuid spektritüübid ei lõpe sellega. Lisaks eristatakse teist tüüpi, näiteks neeldumisspektrit. Spektraalanalüüsis on neeldumisspekter tumedad jooned pideva spektri taustal ja sisuliselt väljendab neeldumisspekter sõltuvust aine neeldumisindeksist, mis võib olla enam-vähem kõrge.

Kuigi neeldumisspektrite mõõtmiseks on olemas lai valik eksperimentaalseid lähenemisviise. Kõige tavalisem katse on see, kui tekitatud kiirguskiir lastakse läbi jahutatud (osakeste vastasmõju ja seega ka luminestsentsi puudumiseks) gaasi, mille järel määratakse seda läbiva kiirguse intensiivsus. Ülekantud energiat saab hästi kasutada neeldumise arvutamiseks.

Ainete kiirguse spektraalne koostis on väga mitmekesine. Kuid vaatamata sellele võib kõik spektrid, nagu kogemus näitab, jagada mitut tüüpi:

Pidevad spektrid. Päikese spekter ehk kaarevalguse spekter on pidev. See tähendab, et spektris on esindatud kõik lainepikkused. Spektris ei esine katkestusi ja spektrograafi ekraanil on näha pidev mitmevärviline riba.

Energia jaotus sageduste vahel, s.o. kiirguse intensiivsuse spektraaltihedus on erinevate kehade puhul erinev. Näiteks väga musta pinnaga keha kiirgab kõigi sagedustega elektromagnetlaineid, kuid kiirguse intensiivsuse spektraaltiheduse sõltuvuse kõveral on teatud sagedusel maksimum. Väga väikestele ja väga kõrgetele sagedustele omistatav kiirgusenergia on tühine. Temperatuuri tõustes nihkub kiirguse maksimaalne spektraaltihedus lühilainete suunas.

Pidevad (või pidevad) spektrid, nagu kogemused näitavad, annavad kehad, mis on tahkes või vedelas olekus, aga ka tugevalt kokkusurutud gaase. Pideva spektri saamiseks peate keha kuumutama kõrge temperatuurini.

Pideva spektri olemuse ja selle olemasolu ei määra mitte ainult üksikute kiirgavate aatomite omadused, vaid ka tugev aste oleneb aatomite vastastikmõjust.

Pidevat spektrit toodab ka kõrgtemperatuuriline plasma. Elektromagnetlained plasma kiirgab neid peamiselt elektronide kokkupõrkel ioonidega.

Joonspektrid. Toome kahvatu leegi sisse gaasipõleti asbestitükk, mis on leotatud tavalise lahuses lauasool.

Leeki vaadeldes läbi spektroskoopi vilgub leegi vaevu eristatava pideva spektri taustal erekollane joon. Selle kollase joone annab naatriumi aur, mis tekib naatriumkloriidi molekulide lõhestamisel leegis. Igaüks neist on erineva heledusega värviliste joonte palisaad, mida eraldavad laiad tumedad triibud. Selliseid spektreid nimetatakse joonspektriteks. Joonspektri olemasolu tähendab, et aine kiirgab valgust vaid üsna kindlate lainepikkustega (täpsemalt teatud väga kitsastes spektrivahemikes). Igal real on piiratud laius.

Joonspektrid annavad kõik ained gaasilises aatomilises (kuid mitte molekulaarses) olekus. Sel juhul kiirgavad valgust aatomid, mis üksteisega praktiliselt ei suhtle. See on kõige põhilisem, põhiline spektritüüp.

Eraldatud aatomid kiirgavad rangelt määratletud lainepikkusi. Tavaliselt vaadeldakse joonspektreid, kasutades aine aurude hõõgumist leegis või gaasilahenduse hõõgumist uuritava gaasiga täidetud torus.

Aatomigaasi tiheduse suurenemisega üksikud spektrijooned laienevad ja lõpuks gaasi väga suure kokkusurumise korral, kui aatomite interaktsioon muutub oluliseks, kattuvad need jooned üksteisega, moodustades pideva spektri.

Triibulised spektrid. Triibuline spekter koosneb üksikutest ribadest, mis on eraldatud tumedate vahedega. Väga hea spektriaparaadi abil saab tuvastada, et iga riba on suure hulga väga tihedalt asetsevate joonte kogum. Erinevalt joonspektritest ei tekita triibulisi spektreid mitte aatomid, vaid molekulid, mis ei ole omavahel seotud või on omavahel nõrgalt seotud.

Molekulaarspektrite ja ka joonspektrite vaatlemiseks kasutatakse tavaliselt aurude hõõgumist leegis või gaaslahenduse hõõgumist.

Neeldumisspektrid. Kõik ained, mille aatomid on ergastatud olekus, kiirgavad valguslaineid, mille energia jaotub teatud viisil lainepikkuste peale. Lainepikkusest sõltub ka valguse neeldumine aine poolt. Seega laseb punane klaas läbi punasele valgusele vastavad lained ja neelab kõik ülejäänud.

Kui vahele jätta valge valgus läbi külma mittekiirgava gaasi ilmuvad allika pideva spektri taustale tumedad jooned. Gaas neelab kõige intensiivsemalt just nende lainepikkustega valgust, mida ta kiirgab, kui see on väga kuum. Tumedad jooned pideva spektri taustal on neeldumisjooned, mis koos moodustavad neeldumisspektri. Seal on pidevad, joon- ja triibulised emissioonispektrid ning sama palju neeldumisspektreid.

Eriti suurt rolli mängivad joonspektrid, kuna nende struktuur on otseselt seotud aatomi struktuuriga. Need spektrid on ju loodud aatomite poolt, mis ei koge välismõjud. Seetõttu astume joonspektritega tutvudes esimese sammu aatomite struktuuri uurimisel. Neid spektreid jälgides suutsid teadlased "vaadata" aatomi sisse. Siin puutub optika tihedalt kokku aatomifüüsikaga.

Küsimus 5. Spektritüübid. Spektraalanalüüs.

Erinevate ainete aatomite kiirguse spektraalne koostis on väga mitmekesine. Sellest hoolimata võib kõik spektrid jagada kolme väga erinevaks tüübiks.

Pidevad (pidevad) spektrid. Pidevas kiirgusspektris (joonis 19.12.1) on esindatud igasuguse pikkusega lained. Spektris pole lünki ja spektrograafi ekraanil on näha pidev mitmevärviline riba sujuva üleminekuga ühelt värvilt teisele.

Pidevad (või pidevad) spektrid annavad kehad, mis on tahkes või vedelas olekus, samuti tugevalt kokkusurutud gaase. Pideva spektri saamiseks peate keha kuumutama kõrge temperatuurini. Pideva spektri olemuse ja selle olemasolu fakti ei määra mitte ainult üksikute kiirgavate aatomite omadused, vaid need sõltuvad suurel määral ka aatomite vastastikmõjust. Pidevat spektrit toodab ka kõrgtemperatuuriline plasma. Plasma kiirgab elektromagnetlaineid peamiselt siis, kui elektronid põrkuvad ioonidega.

Joonspektrid. Joonemissioonispektrid (joon. 19.13.2,3,4) on erineva heledusega värviliste joonte kogum, mis on eraldatud laiade tumedate triipudega. Joonspektri olemasolu tähendab, et aine kiirgab valgust vaid üsna kindlate lainepikkustega (täpsemalt teatud väga kitsastes spektrivahemikes). Igal joonel on piiratud laius. Joonspektrid annavad kõik ained gaasilises aatomilises (kuid mitte molekulaarses) olekus. Keemilise elemendi isoleeritud aatomid kiirgavad konkreetsele keemilisele elemendile iseloomulikke rangelt määratletud lainepikkusi. Joonspektrite olemus on seletatav asjaoluga, et konkreetse aine aatomitel on ainult sellele iseloomulikud omadused. statsionaarsed olekud oma komplektiga energiatasemed.

Tavaliselt vaadeldakse joonspektreid, kasutades aine aurude hõõgumist leegis või gaasilahenduse hõõgumist uuritava gaasiga täidetud torus. Aatomigaasi tiheduse suurenemisega üksikud spektrijooned laienevad ja väga suure gaasitiheduse korral, kui aatomite interaktsioon muutub oluliseks, kattuvad need jooned üksteisega, moodustades pideva spektri.

Triibulised spektrid. Triibulised emissioonispektrid koosnevad üksikutest ribadest, mis on eraldatud tumedate vahedega (joonis 19.14 : a, b).

Väga hea spektraalinstrumendi abil võib leida, et iga riba on suure hulga väga tihedalt asetsevate joonte kogum. Erinevalt joonspektritest ei tekita triibulisi spektreid mitte aatomid, vaid molekulid, mis ei ole omavahel seotud või on omavahel nõrgalt seotud.

Neeldumisspektrid. Kui valge valgus lastakse läbi külma mittekiirgava gaasi, siis tekivad allika pideva spektri taustal tumedad neeldumisjooned (joonis 19.15). Gaas neelab kõige intensiivsemalt just nende lainepikkustega valgust, mida ta kiirgab, kui see on väga kuum. Tumedad jooned pideva spektri taustal on neeldumisjooned, mis koos moodustavad neeldumisspektri. Neeldumisspektrid võivad olla pidevad, joonelised ja triibulised.

Valgust neelav aatom läheb põhiolekust ergastatud olekusse ning aatomite ergastamiseks sobivad antud gaasile vastavad rangelt määratletud energiakvandid. Seetõttu neelab gaas pidevast spektrist samad valguskvandid, mida ta suudab ise kiirata.

Optilised spektrid

Emissioonispektrid

400 450 500 550 600 700 (nm)

(1-tahke; blokeeritud: 2-naatrium; 3-vesinik; 4-heelium)

Triibulised spektrid

Joodi molekulide aurude emissioonispekter

Süsiniku kaare emissioonispekter (molekuliribad CN ja FROM 2)

Neeldumisspektrid

400 450 500 550 600 700 (nm)

(5-päikeseenergia; blokeeritud: 6-naatrium; 7-vesinik; 8-heelium)

Joonistel 19.13 ja 19.15 on võrreldud naatriumi, vesiniku ja heeliumi haruldaste aurude emissiooni- ja neeldumisspektreid.

Aatomite emissiooni- ja neeldumisspektreid uurides jõudsid füüsikud juba 19. sajandil järeldusele, et aatom ei ole jagamatu osake, vaid sellel on mingi sisemine keeruline struktuur.

Selle aluseks on joonspektrite kasutamine spektraalanalüüs – meetod ainete keemilise koostise uurimiseks nende spektrite järgi. Erinevate elementide spektrite üksikud jooned võivad kokku langeda, kuid üldiselt on iga elemendi spekter tema individuaalne omadus. Spektraalanalüüs on teaduses mänginud suurt rolli. Näiteks Päikese spektris (1814) avastati Fraunhoferi tumedad jooned, mille päritolu selgitatakse järgmiselt. Päike, olles kuum gaasipall (T ~ 6000 °C), kiirgab pidevat spektrit. Päikesekiired läbivad Päikese atmosfääri (päikese kroon, mille temperatuur on ~ (2000–3000) ° С. Koroon neelab pidevast spektrist teatud sagedusega kiirgust ja päikese neeldumisspekter registreeritakse Maal () Joon. 19.15.5), mille abil on võimalik kindlaks teha, millised keemilised elemendid Päikese kroonis esinevad.Päikese neeldumisspektrites leiti kõik maakera elemendid, aga ka senitundmatu element, mis sai nn. heelium.Pärast 26 aastat (1894) avastati Maalt heelium.Spektraalanalüüsi abil avastati veel 25 keemilist elementi.

Veelgi enam, Päikese ja tähtede spektraalanalüüs näitas, et nende koostisesse kuuluvad keemilised elemendid on olemas ka Maal, s.t. Universumi aine koosneb samast elementide hulgast.

Oma võrdleva lihtsuse ja mitmekülgsuse tõttu on spektraalanalüüs peamine meetod aine koostise jälgimiseks metallurgias ja masinaehituses. Määramiseks kasutatakse spektraalanalüüsi keemiline koostis maagid ja mineraalid nii emissiooni- kui ka neeldumisspektri osas. Komplekssete segude koostist analüüsitakse molekulaarspektrite abil.

Teatud tingimustel saab spektraalanalüüsi meetoditega määrata mitte ainult komponentide keemilist koostist, vaid ka nende kvantitatiivset sisaldust.

Testi küsimused:

1. Esitage Balmeri valem ja selgitage seda füüsiline tähendus.

2. Miks uuriti vesinikuaatomi spektrijoonte hulgast esimesena Balmeri seeriat?

3. Millist spektrijoonte seeriat sa tead?

4. Milline on vesinikuaatomi kiirgussagedus, mis vastab Bracketi seeria lühilainepikkuse piirile?

5. Joonistage ja selgitage vesinikuaatomi energiatasemete diagramm.

6. Esitage Rutherfordi katse skeem ja selgitage seda.

7. Mis on Bohri postulaadid? Mis on nende füüsiline tähendus? Kuidas nad seletavad aatomi joonspektrit?

8. Mis on statsionaarsed orbiidid? Kuidas nende raadiusi arvutatakse?

9. Miks Rutherfordi aatomi tuumamudel ebaõnnestus?

10. Esitage Franki ja Hertzi eksperimendi skeem ning selle katse tulemust kirjeldav voolu-pinge karakteristik.

11. Milliseid Bohri postulaate kinnitasid Franki ja Hertzi katsed?

12. Millised on peamised järeldused, mida saab teha Franki ja Hertzi katsetest?

13. Märkige Bohri mudeli abil spektrijooned, mis võivad tekkida vesinikuaatomi üleminekul olekutest n=3 ja koos n= 4.

14. Nimetage emissioonispektrite tüübid. Kirjeldage iga spektritüübi saamise tingimusi.

15. Mis on neeldumisspekter? Neeldumisspektrite saamise tingimused.

16. Millel põhineb spektraalanalüüs?

Artiklis räägitakse spektrite definitsioonist ja tüüpidest, tuuakse välja spektroskoopia kasutusvaldkonnad ning kirjeldatakse ka võõra tahke aine uurimist ja selleks kasutatavaid spektritüüpe.

Mis on spekter?

Üldiselt julgustab see küsimus sellisel kujul lugejat meenutama füüsikatunde ja lõputuid valemeid. See mõiste hõlmab aga palju laiemat valikut ja ulatub kaugemale kooli õppekava. Seega on spekter teatud koguse (mõnikord mõiste) väärtuste jaotus. Suuruse all mõistavad nad sageli muidugi konkreetset massi, energiat, lainepikkust. Kuid on ka teisi distributsioone. Näiteks teab naine, kuidas valmistada kahte rooga - see on tema kulinaarne spekter. Või võib mees juua kohvi, kompotti, teed, kuid ei aktsepteeri alkoholi, mis tähendab, et tema joogivalik on piiratud. See tähendab, et on spektritüüpe, mis pole teadusega täielikult seotud. Füüsika ülaltoodud näidetes ei mängi mingit rolli.

Elektromagnetiline skaala

Kuid enamasti kuulevad inimesed seda mõistet teadusest rääkides (eriti elektromagnetilise skaala kohta). Kust tulevad elektromagnetlained? Nende esinemise mehhanism on endiselt mõistatus. Üldiselt on mitte osakeste, vaid väljade ala väga salapärane. Siiski on teada, et elektromagnetväljad(ja seega ka lained) tekivad ruumis liikuva laengu juuresolekul. Ja sõltuvalt sellest, mis see on ja kuidas see elektromagnetilisel skaalal liigub, erinevat tüüpi kiirgus. Spekter sisse sel juhul arvestatakse sõltuvalt lainepikkusest. Tuletame meelde, et see termin viitab minimaalsele kaugusele külgnevate häirete identsete faaside vahel (lihtsamalt öeldes järjestikuste maksimumide või miinimumide vahel). Raadiolainetel on kõige pikemad lainepikkused ja gammakiirtel kõige lühemad. See, mida inimsilm näeb, on vaid väike osa kogu ulatusest ja asub skaala tipule lähemal. Seetõttu erinevad spektritüübid eelkõige lainepikkuse või sageduse poolest.

Spektroskoopia

Selle artikli kognitiivne osa kirjeldas mõningaid põhimõisteid. Siiski on iga uuringu puhul kõige olulisem selle asjakohasus.

Teisisõnu, ulatus. Selles osas on igat tüüpi spektrid juhtpositsioonil. Neid kasutatakse kõikjal: kohtuekspertiisist uute ainete loomiseni, bioloogiast tähtedevahelise ruumini. Teadust, mis keskendub sellele füüsikalisele kontseptsioonile, nagu lugeja peab juba aru saama, nimetatakse spektroskoopiaks. peal Sel hetkel spektritüüpe (vastavalt spektraalanalüüs) eristatakse mitme kriteeriumi järgi.

Spektri tüübid

Nagu mainitud, on esimene kriteerium lainepikkus. Tuletage meelde, et laine sagedus on pöördvõrdeline pikkusega - need mõisted on pidevalt seotud. Elektromagnetilise skaala piirkondade järgi eristatakse raadio-, ultraviolett-, nähtav-, infrapuna-, röntgenikiirguse spektreid. Teiseks kriteeriumiks on katse geomeetria. Spektri peegelduse ja edastamise salvestamine võib olla põhimõtteliselt erinev.

Erinevuste analüüs võib uuritava aine kohta palju öelda. Nii tehti näiteks järeldusi Saturni rõngaste koostise ja tiheduse kohta.

Jooned ja triibud

Nali sfäärilise hobuse üle vaakumis on vaid pool nalja. Viiskümmend protsenti, kui mitte enamikku looduse füüsikalistest mõistetest ei eksisteeri puhtal kujul. Seetõttu on järgnev spektritüüpe eraldav kriteerium tingimuslik. Aine üks ideaalne aatom (või molekul). absoluutne vaakum annab elektromagnetiliste signaalide jaotuse, mis koosneb õhukestest joontest. Need tingimused ei ole teostatavad, kuid sellegipoolest peetakse joonspektriks väga kitsaid ribasid, mille sees ei ole üksikuid komponente eristatav. Reeglina on see erineva kõrgusega (näitab intensiivsust) veergude kogum vastavatel lainepikkustel. Siiski on ka teist tüüpi spektreid, mida nimetatakse ribaspektrideks: igal joonel on laiad, udused servad.

Sinine taevas

Küsimust, miks taevas on sinine, esitab iga nelja aasta näss. Vastus on ühtaegu lihtne ja keeruline: sel on selline värvus, sest kogu päikesespektrist lähtuvad maa atmosfääri mikrovõnkumised (nn fluktuatsioonid) hajutavad vaid vastava lainepikkuse piirkonna. Kõik muu imendub (suuremal määral) või peegeldub.

See on veel üks kriteerium. See tähendab, et on olemas neeldumis-, emissiooni- ja hajumise spektrid. Iga uuring annab oma tulemused. Kuid põhiteavet aine kohta kannavad erinevat tüüpi emissioonispektrid. Need annavad ühemõttelise vastuse sellele, mida ja millises koguses uuritavas aines leidub. Ülejäänud kaks vaadet näitavad struktuuri keerukust ja viise, kuidas selle üksikud osad üksteisega suhtlevad.

Kuukivi

Mille eest ja milline spekter vastutab, näitame Kuult tarnitud munakivi näitel. Kui panete kivi erinevate manipulatsioonidega hõõguma, näitab saadud spekter üheselt, milliseid Mendelejevi süsteemi keemilisi elemente see sisaldab. Teised protseduurid võimaldavad samadest spektritest eraldada tuvastatud elementide kontsentratsioonid. Tahke keha ja selle omadused ei määra aga mitte ainult see, millest see koosneb, vaid ka see, kuidas need eraldiseisvad elementaarosad üksteise suhtes paiknevad. Klassikaline näide- grafiit ja teemant. Mõlemal juhul on see looduslik süsinik. Kuid aatomid on seotud erineval viisil - ja me saame väga pehme ja kõige tahkema looduslikud materjalid. Miks pärismaalane? Sest see on ka elu alus. Muide, lisaks mainitud vormidele on veel fullereene ja nanotorusid ning hiljuti avastatud grafeeni, mille eest said teadlased Nobeli preemia. Tõsi, viimasel juhul tasub mainida, et aine on kahemõõtmeline, see muudab oluliselt kogu ideed õhukesed kihid ained. Niisiis räägib hajuvusspektroskoopia tahke aine struktuurist, selle koostises sisalduvatest mineraalidest. Näiteks Ramani jooned (kui seda õigesti tõlgendada) kuni mitme ühikurakuni määravad kristalli struktuuri. Kuid neeldumisserva või õigemini selle üksikasjade analüüs: kaldenurk, anomaaliate olemasolu lineaarsest vormist kõrvalekaldumise kujul aitab leida selle struktuuri harmoonia astet, st näidata. millised Kuust pärit kivis olevad kristallid on selged või on aine peaaegu amorfne?

Nende andmete põhjal arvutavad eksperdid välja kivi aine päritolu, aga ka selle koostist moodustavate kivimite metamorfoosi.

digitaalne maailm

Modernsus on mõeldamatu ilma digitaaltehnoloogiata. Ja mis kõige tähtsam, mitte protsessorite kiirus ega gigabaitide arv muutmälu ja signaali krüptimist. Loomulikult on see oluline eelkõige nendes valdkondades, kus on vaja konfidentsiaalsust – panganduses, isiklikus suhtluses interneti kaudu. Kuid isegi lihtne filmi plaadile salvestamine on krüpteerimine. Laser põletab ju mitte pilte, vaid nulle ja ühtesid. Fotode loomise ja töötlemise alal töötavad inimesed teavad, kui palju pilt algses Raw formaadis "kaalub". Asjatundmatute jaoks avaldame saladuse: palju. Sest igal pikslil on oma varjund ja valgustus. Kuid meile tuttavad jpeg, tiff või isegi bmp võtavad palju enda alla vähem ruumi, samas kui nähtav kvaliteet pole halvem.

Mis on siis saladus? Vastus on signaali spektrite tüübid ja selle tihendamise võimalused. Fourier tõestas, et igast signaalist võib piisata kõrge täpsusega jagatud mitmeks funktsiooniks. Seega ei kuva tavaliste fotovormingute iga piksel mitte otseselt fikseeritud värvi, vaid signaali spektrit. Mõned videovormingud ei kasuta Fourier' teisendust, vaid laineteisendust, et dekodeerida väikesed osad ühtedest ja nullidest konkreetseks pildiks. Seega, kui olete kaotanud väga väikese (alla ühe protsendi) pildi osa, saate oluliselt, mõnikord sada korda, vähendada ketta või välkmälukaardi ruumi.

Õhuke läätse valem

Õhukese läätse valem seostab d (kaugus objektist objektiivi optilise keskpunktini), f (kaugus optilisest keskpunktist pildini) fookuskaugus F (joonis 101).

Kolmnurk ABO on sarnane kolmnurgaga OB 1 A 1 . Sarnasusest tuleneb, et

Kolmnurk OCF on sarnane kolmnurgaga FB 1 A 1 . Sarnasusest tuleneb, et

See on õhukese läätse valem.

Objektiivi kaugused F, d ja f reaalpunktideni võetakse plussmärgiga, kaugused objektiivist mõtteliste punktideni miinusmärgiga.

Pildi suuruse H ja objekti h lineaarse suuruse suhet nimetatakse objektiivi G lineaarseks suurenduseks.

Ainete kiirguse spektraalne koostis on väga mitmekesine. Kuid vaatamata sellele võib kõik spektrid, nagu kogemus näitab, jagada kolme tüüpi.

Pidevad spektrid. Päikese spekter ehk kaarevalguse spekter on pidev. See tähendab, et spektris on kõigi lainepikkustega laineid. Spektris ei esine katkestusi ja spektrograafi ekraanil on näha pidev mitmevärviline riba (vt joonis V, 1 värvilisel sisendil).

Energia sagedusjaotus ehk kiirguse intensiivsuse spektraalne tihedus on erinevate kehade puhul erinev. Näiteks väga musta pinnaga keha kiirgab kõigi sagedustega elektromagnetlaineid, kuid kiirguse intensiivsuse spektraaltiheduse sõltuvus sagedusest on maksimum teatud sagedusel Vmax (joon. 10.3). Väga väikestele (V -> 0) ja väga kõrgetele (v -> v) sagedustele omistatav kiirgusenergia on tühine. Kehatemperatuuri tõusuga nihkub kiirguse maksimaalne spektraalne tihedus lühilainete suunas.

Pidevad (või pidevad) spektrid, nagu kogemus näitab, annavad kehad, mis on tahkes või vedelas olekus, samuti tugevalt kokkusurutud gaase. Pideva spektri saamiseks on vaja keha kuumutada kõrge temperatuurini.

Pideva spektri olemust ja selle olemasolu fakti ei määra mitte ainult üksikute kiirgavate aatomite omadused, vaid need sõltuvad suurel määral ka aatomite vastastikmõjust.

Pidevat spektrit toodab ka kõrgtemperatuuriline plasma. Plasma kiirgab elektromagnetlaineid peamiselt elektronide kokkupõrgetes ioonidega.

Joonspektrid. Sisestame gaasipõleti kahvatu leeki tavalise lauasoola lahuses niisutatud asbestitüki. Leeki vaadeldes läbi spektroskoopi näeme, kuidas leegi vaevu eristatava pideva spektri taustal vilgub erekollane joon (vt joon. V, 2 värvilisa).

Selle kollase joone annab naatriumi aur, mis tekib naatriumkloriidi molekulide lõhestamisel leegis. Värvi vaheleht näitab ka vesiniku ja heeliumi spektreid. Kõik spektrid on erineva heledusega värviliste joonte palisaad, mis on eraldatud laiade tumedate ribadega. Selliseid spektreid nimetatakse joonspektriteks. Joonspektri olemasolu tähendab, et aine kiirgab valgust vaid üsna kindlate lainepikkustega (täpsemalt teatud väga kitsastes spektrivahemikes). Joonisel 10.4 on kujutatud kiirguse intensiivsuse spektraaltiheduse ligikaudne jaotus joonspektris. Igal real on piiratud laius.

Joonspektrid annavad kõik ained gaasilises aatomilises (kuid mitte molekulaarses) olekus. Sel juhul kiirgavad valgust aatomid, mis üksteisega praktiliselt ei suhtle. See on kõige põhilisem, põhiline spektritüüp.

Eraldatud aatomid kiirgavad rangelt määratletud lainepikkusega valgust.

Tavaliselt vaadeldakse joonspektreid, kasutades aine aurude hõõgumist leegis või gaasilahenduse hõõgumist uuritava gaasiga täidetud torus.

Aatomigaasi tiheduse kasvades üksikud spektrijooned laienevad ja lõpuks, gaasi väga suurel kokkusurumisel, kui aatomite vastastikmõju muutub oluliseks, kattuvad need jooned üksteisega, moodustades pideva spektri.

Triibulised spektrid. Triibuline spekter koosneb üksikutest ribadest, mis on eraldatud tumedate vahedega. Väga hea spektriaparaadi abil saab tuvastada, et iga riba on suure hulga väga tihedalt asetsevate joonte kogum. Erinevalt joonspektritest ei moodusta triibulised spektrid mitte aatomitest, vaid molekulidest, mis ei ole omavahel seotud või on omavahel nõrgalt seotud.

Molekulaarspektrite ja ka joonspektrite vaatlemiseks kasutatakse aine aurude kuma leegis või gaaslahenduse hõõgumist.

Neeldumisspektrid. Kõik ained, mille aatomid on ergastatud olekus, kiirgavad valguslaineid. Nende lainete energia jaotub teatud viisil lainepikkuste vahel. Lainepikkusest sõltub ka valguse neeldumine aine poolt. Niisiis edastab punane klaas punasele valgusele vastavaid laineid (8 10 -5 cm) ja neelab kõik ülejäänud.

Kui valge valgus lastakse läbi külma mittekiirgava gaasi, siis tekivad allika pideva spektri taustal tumedad jooned (vt. joon. V, 5-8 värvilisal). Gaas neelab kõige intensiivsemalt just nende lainepikkustega valgust, mida ta ise kiirgab tugevalt kuumutatud olekus. Tumedad jooned pideva spektri taustal on neeldumisjooned, mis koos moodustavad neeldumisspektri.

Seal on pidevad, joon- ja triibulised emissioonispektrid ning sama palju neeldumisspektreid.

Spektraalanalüüs- meetodite kogum objekti koostise kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks määramiseks, mis põhineb aine ja kiirguse vastastikmõju spektrite, sealhulgas spektrite uurimisel. elektromagnetiline kiirgus, akustilised lained, elementaarosakeste massi- ja energiajaotus jne.

Olenevalt analüüsi eesmärgist ja spektritüüpidest on spektraalanalüüsil mitmeid meetodeid. Aatomiline ja molekulaarne spektraalanalüüsid võimaldavad määrata vastavalt aine elementaar- ja molekulaarkoostist. Emissiooni- ja neeldumismeetodites määratakse koostis emissiooni- ja neeldumisspektritest.

Massispektromeetriline analüüs viiakse läbi aatomi- või molekulioonide massispektrite abil ja see võimaldab määrata objekti isotoopkoostise.