Спектры поглощения, излучения и рассеяния

Спектральные (оптические) методы анализа основаны на изучении спектров излучения, поглощения и рассеяния (см. книга 1, гл. VI, 2). К этой группе методов относятся (см. гл. 1, 10) [c.224]

Не все молекулы поглощают инфракрасное излучение. В частности, молекулы с определенными свойства.ми симметрии, как, например, гомоядерные двухатомные молекулы, не поглощают инфракрасного излучения. В более сложных молекулах не все типы колебаний обязательно соответствуют поглощению инфракрасного излучения. Например, симметричные молекулы, как, скажем, этилен, Н,С=СН2, не обнаруживают всех своих колебаний в инфракрасном спектре. Для того чтобы помочь исследованию колебаний таких молекул, часто используется спектроскопия комбинационного рассеяния (КР). Спектр КР возникает в результате облучения молекул свето.м (обычно в види.мой области) известной длины волны. В современных спектрометрах КР в качестве источника света, облучающего образец, обычно используется лазерный пучок (рис. 13-35). Поглощение излучения измеряется косвенным путем. При облучении светом высокой энергии [c.590]

Для расшифровки состава природных органических соединений нефти и нефтепродуктов и характеристики их свойств применяются оптические методы. Сюда относятся инфракрасная и ультрафиолетовая спектрометрия, метод комбинационного рассеяния света, определения показателя преломления и оптической активности. Вещество, через которое проходит излучение, поглощает лучи только определенной длины волны (частоты), и по закону Кирхгофа само вещество излучает только те лучи, которые оно в данных условиях поглощает. Каждый ион, атом, молекула дают характерные частоты в спектре поглощения, спектре испускания и спектре комбинационного рассеяния. Задачей спектрального анализа является определение этих характеристических частот, зная которые, можно определить качественный состав углеводородной смеси. Для этого существуют таблицы характеристических частот индивидуальных углеводородов. Для количественного анализа еще необходима оценка интенсивности излучения. [c.228]

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ (абсорбционная) — физико-химический метод исследования растворов и твердых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной части спектра. Методом С. изучают зависимость интенсивности (энергии) излучения, поглощения, отражения, рассеяния или иного преобразования света, излучаемого веществом или падающего на него, от длины волны. С. широко применяют для изучения строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и т. д.), для качественного и количественного определения веществ (открытия следов элементов в металлах и сплавах). Приборы, которыми пользуются в С., называют спектрофотометрами. [c.234]

Молекулярным спектром называют совокупность полос или линий в оптической (УФ, видимой, ИК) и микроволновой (МВ) областях электромагнитных волн, возникающих в результате изменения энергии молекул при поглощении, рассеянии или испускании электромагнитного излучения. Соответственно различают молекулярные спектры поглощения (абсорбционные), комбинационного рассеяния (КР) и испускания (эмиссионные). Молекулярные спектры, наблюдаемые в оптической области, называют оптическими, в МВ — микроволновыми. Вид и структура спектров определяются строением, энергетическими и электрическими свойствами молекул. Частоты молекулярных спектров соответствуют квантовым переходам между различными энергетическими уровнями энергии и подчиняются соотношению (13.3). [c.241]

Спектральный анализ - это анализ качественного и количественного состава веществ по атомным, молекулярным или ионным спектрам испускания или поглощения. Если исследованию подвергается спектр испускания (излучения), анализ называют эмиссионным, если же исследуется спектр поглощения, - абсорбционным. Существуют другие, более сложные спектры, которые используются в научных исследованиях, например, спектры комбинационного рассеяния. [c.520]

Спектры поглощения, излучения и рассеяния [c.8]

В качестве спектральной координаты применяются в настоящее время как длина волны, так и частота излучения, но предпочтение следует отдать частоте. Частоты полос и линий поглощения и их комбинации непосредственно связаны с разностями энергетических уровней молекул. Поэтому с частотами, но не с длинами волн оперируют при анализе спектров. В спектрах поглощениями комбинационного рассеяния можно сравнивать частоты, но не длины волн. Выраженная в частотах, но не в длинах волн ширина полос и линий может сравниваться в различных участках спектра и имеет физический смысл. [c.483]

Влияние рассеянного света особенно существенно, когда изучается спектральное распределение вблизи от области, где излучение источника имеет большую яркость. Это наиболее характерно проявляется при исследовании спектров поглощения, комбинационного рассеяния или флуоресцен-ции. Способы учета и уменьшения влияния рассеянного света на результаты измерений рассматриваются в гл. 13. [c.91]

Обратимся теперь к рассмотрению понятия о спектрах. В соответствии с вышеизложенным, вся совокупность переходов с нижних уровней на верхние (поглощение) и с верхних уровней на нижние (излучение) приводит к появлению соответственно спектров поглощения и излучения. Аналогичным путем происходит, как показано, образование < пек-тров релеевского и комбинационного рассеяния. Таким образом, под спектром понимается распределение энергии, поглощаемой, излучаемой или рассеиваемой системой, в шкале частот или длин волн. Для иллюстрации на рис. 1.3 и 1.4 помимо уровней энергии и переходов между ними схематически представлен также вид спектров поглощения, излучения и рассеяния, отвечающих указанным переходам. Отметим, что показанные на рис. 1.4 частоты л с и ао носят название соответственно стоксовских (v vo) компонент комбинационного рассеяния. [c.9]

Современные методы получения молекулярных спектров поглощения, излучения и рассеяния можно подразделить на две основные группы — фотографические и фотоэлектрические. Спектральные приборы, в которых используется фотографический принцип, носят название спектрографов. Спектр, получаемый с помощью таких приборов, регистрируется на фотопластинке или фотопленке в виде полос или линий (темных на светлом фоне для спектров излучения и светлых на темном фоне для спектров поглощения). Фотографическим путем, который исторически появился значительно раньше фотоэлектрического, можно, очевидно, регистрировать спектры только в пределах, определяемых чувствительностью соответствующих фотоматериалов (ультрафиолетовая, видимая и ближняя инфракрасная области). Поэтому, а также по ряду других причин (сравнительно низкая точность определения интенсивностей, громоздкость и т. д.) фотографические методы имеют в настоящее время довольно ограниченную применимость в молекулярной спектроскопии , и мы на них останавливаться не будем. Интересую- [c.133]

Все большее значение при изучении молекулярного строения вещества приобретает спектральный анализ, причем оперируют как спектрами излучения, так и спектрами поглощения. Первые используются особенно широко при разведке редких и рассеянных элементов. [c.205]

В-третьих, как уже упоминалось, взаимодействие вещества с инфракрасным излучением, сопровождающееся поглощением излучения, а также испускание радиации в этой области спектра возможно для молекул, у которых вращение и колебание сопровождаются изменением электрического момента (дипольный момент). У молекул, состоящих из одинаковых атомов (Оа, N5, Нг. ..), дипольный момент равен нулю и не появляется ни при колебаниях, ни при вращении, поэтому для таких веществ отсутствует испускание или поглощение в инфракрасной области. Однако изменения колебательных и вращательных состояний могут сопровождаться электронными переходами, а также проявляются при рассеянии света. [c.252]

Если использовать излучение порядка 0,1 — 100 см (дальнюю ИК и микроволновую область), то = А кол = 0 и проявляются чисто вращательные спектры. Колебательные и вращательные переходы можно наблюдать в спектрах поглощения, испускания н комбинационного рассеяния. При этом спектры КР наблюдаются не в ИК- и микроволновой, а в видимой области спектра, что существенно меняет технику эксперимента. [c.267]

Известно, что при прохождении через вещество лучей от источника излучения. это вещество поглощает лучи только определенной длины волны (частоты), и по закону Кирхгофа само вещество излучает только те лучи, которые оно в данных условиях поглощает. В результате этого калчдая молекула, каждый атом или ион дают характерные частоты в спектре поглощения, спектре испускания или спектре комбинационного рассеяния. Спектр — это распределение энергии излучения, испускаемого (поглощаемого) телом по частотам или длинам волн. Задача качественного спектрального анализа заключается в обнаружении этих харак-тсрнстичоских частот и сравнении их с частотами индивидуальных веществ. Для количественного анализа требуется еще оценка интенсивности излучения. [c.90]

Трудности связаны также с необходимостью изучения спектра адсорбированных молекул на фоне сильного поглощения или рассеяния излучения самим адсорбентом. Следствием этого является относительно низкая концентрационная чувствительность ИК- [c.178]

Спектры комбинационного рассеяния. Не только ИК-спектры поглощения дают способ исследования вращения и колебания молекул. Вращательно-колебательные переходы ярко проявляются в спектрах комбинационного рассеяния (КР-спектры) и наблюдаются в видимой области света. Комбинационное рассеяние света заключается в изменении частоты рассеиваемого веществом света. Для получения КР-спектра образец (рис, 78) освещают монохроматическим светом. Рассеянное излучение, возникающее под прямым углом к падающему свету, вводят в спектрограф и изучают возникающий спектр комбинационного рассеяния. [c.179]

Молекулярный механизм. Молекулярная теория резонансного поглощения аналогична молекулярной теории формы и ширины линии в спектре поглощения (см. рис. 153) и тесно связана с теорией формы и ширины линии в эмиссионном спектре. При смещениях электронов три процесса, приводящие к рассеянию энергии, имеют важное значение затухание вследствие излучения, соударения и эффект Допплера. При относительных смещениях атомов или ионов в молекуле второй из этих процессов имеет наибольшее значение. Поэтому мы будем рассматривать только его. [c.362]

Если вместо рентгеновского излучения использовать излучение видимого спектра, то соответствующее оборудование можно сделать менее габаритным. Это является одним из дополнительных преимуществ, стимулирующих широкие исследования поглощения и рассеяния света аэрозолями [76, 77]. К сожалению, этот вопрос очень сложен [77]. К тому же в типичных технических приложениях требуется использовать надежные приборы в трудных эксплуатационных условиях, характерных для измерений в потоках, где, например, взвесь может быть полидисперсной. Поэтому представляется, что приборы лучше всего тарировать эмпирическим путем в соответствии с законом Бера — Ламберта 1) [c.127]

Колебательные спектры экспериментально наблюдаются как ИК-спектры и спектры комбинационного рассеяния. Эти два вида спектров имеют различную физическую сущность. ИК-спектры наблюдаются в результате разрешенного правилами отбора перехода молекулы вещества с одного энергетического уровня на другое. В коррозионных исследованиях обычно имеют дело с наблюдаемыми ИК-спектрами поглощения, получаемыми в результате перехода молекулы с уровня, имеющего меньшую энергию, на уровень с большей энергией. Спектры комбинационного рассеяния возникают при электронной поляризации, вызванной воздействием ультрафиолетового или видимого излучения. [c.199]

Различные типы связей и виды колебаний в макромолекуле полиэтилентерефталата отражаются в спектре поглощения инфракрасного излучения и спектре рассеянных нейтронов. В табл. 5.1 основные полосы инфракрасного спектра соотнесены с определенными связями и группами или колебаниями [8—И]. [c.102]

Рентгеновское излучение представляет собой часть электромагнитного спектра, расположенную между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением (рис. 8.3-1). Дифракцию рентгеновских лучей веществом лучше всего описывать, рассматривая их как электромагнитные волны, характеризуемые длиной волны А. Такие свойства, как поглощение и рассеяние, могут быть поняты, если рассматривать рентгеновское излучение как фотоны с определенной энергией Е. Уравнение 8.3-1 дает соотношение между энергией и длиной волны [c.58]

Многочисленные спектроскопические методы исследования вещества основаны на взаимодействии вещества с электромагнитным излучением. В зависимости от характера этого взаимодействия различают спектры поглощения (абсорбционные), излучения (испускания) и рассеяния. И поглощение, и излучение всегда происходят определенными порциями - квантами, с которыми мы встретились при обсуждении строения атома и атомных спектров испускания (гл. 2). [c.463]

Из данных, представленных в табл. 2.12, можно видеть, что солевой морской аэрозоль, содержащий грубодисперсную фракцию частиц, имеет сильно вытянутую вперед индикатрису рассеяния. Вытянутость индикатрисы рассеяния уменьшается с ростом длины волны. Солевые частицы по сравнению с пылевым аэрозолем в меньшей степени поглощают излучение в области окна прозрачности 8—13 мкм. В области спектра К > 20 мкм ослабление излучения морским аэрозолем происходит преимущественно за счет механизма поглощения излучения частицами. В табл. 2.14 проведено сопоставление спектральных коэффициентов ослабления (а ), рассеяния (а ) и поглощения (а ) для фракции частиц морской [c.108]

В табл. 2.19 приведены коэффициенты ослабления, рассеяния, поглощения для водного раствора сульфатного аэрозоля над континентами для микроструктуры 2 (см. табл. 2.6) с параметрами гамма-распределения а —0,2, 6=6, с = 0,5. Концентрированный раствор сульфатов для заданной микроструктуры в видимой области спектра имеет слабую спектральную зависимость и лишь в области A > 1,2 мкм спектральные коэффициенты рассеяния быстро уменьшаются. Слабое спектральное поглощение в видимом диапазоне спектра скорее обусловлено фоновым загрязнением атмосферы, в то время как поглощение в инфракрасной области спектра является характерным для сульфатов с проявлением всех его полос поглощения. В участках спектра с сильным аэрозольным поглощением излучения коэффициенты рассеяния а невелики. [c.114]

Спектральная структура поля коротковолновой радиации определяется рассеивающими свойствами аэрозольных образований, молекулярным поглощением излучения газовыми компонентами, отражательными свойствами подстилающей поверхности или облачности. В ближней инфракрасной области (2,5—4 мкм) спектры интенсивностей коротковолновой радиации перекрываются тепловым излучением системы подстилающая поверхность—атмосфера. На рис. 5.1 выделены вклады в суммарную интенсивность уходящей коротковолновой солнечной радиации над морем и собственного теплового излучения. Из рисунка видно, что в области спектра X < 2,5 мкм поле излучения определяется рассеянной коротковолновой радиацией, в то время как при X > 4 мкм поле излучения формируется процессами теплового переизлучения в атмосфере. Расчеты выполнены для модели морских тропиков. [c.187]

В работе предлагается ознакомиться с методами микрофото-метрирования молекулярных спектров поглощения, излучения или спектров комбинационного рассеяния. [c.109]

Поглощение или рассеяние излучения исследуют спектроскопическими методами (микроволновая и инфракрасная спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния света), которые основаны на изучении вращательных переходов энергии молекулы, что позволяет определить для изучаемой молекулы с данным изотопным составом максимум три главных момента инерции. Для линейных молекул и молекул типа симметричного волчка можно определить лишь одну из этих величин. Число моментов инерции, определенных спектроскопически, соответствует числу определяемых геометрических параметров молекул. В связи с этим при исследовании геометрического строения многоатомных молекул необходимо применять метод изотопного замещения, что создает значительные трудности. Кроме того, микроволновые и инфракрасные вращательные спектры могут быть получены только для молекул, имеющих днпольный момент. Изучение строения бездипольных молекул осуществляется методами колебательно-вращательной инфракрасной спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Однако эти спектры имеют менее разрешенную вращательную структуру, чем чисто вращательные микроволновые спектры. Трудно осуществимы КР-спектры в колебательно-возбужденных состояниях бездипольных молекул или приобретающих дипольный момент в колебательных движениях. Последние случаи весьма сложны и, как правило, реализуемы лишь для простых молекул типа СН4. [c.127]

Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Р1нфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная 7-спектроскопия (эффект Мессбауэра). [c.22]

Оптические Ж. а. Действие их основано на взаимосвязи параметров (интенсивность, диапазон длин волн) электромагн. излучения с составом исследуемой жидкости. При прохождении излучения через жидкость его интенсивность ослабляется из-за поглощения (абсорбции), отражения и рассеяния. В дисперсионных Ж. а. используют излучение одной длины волны, полученное с помощью монохроматоров (призмы, дифракц. решетки) в недисперсионных приборах используют излучение, спектр к-рого состоит из набора длин волн. Различают Ж. а., работающие в след, областях спектра электромагн. излучения УФ (X < 0,5 мкм), видимой (X = 0,4-0,72 мкм), ближней и средней ИК (X = 0,72-20 мкм), длинноволновой (X > 20 мкм). [c.150]

Сахарский аэрозоль отличается небольшой величиной мнимой части комплексного показателя преломления в видимой части спектра, поэтому вклад поглощения излучения частицами в полный коэффициент ослабления для фракции 4 невелик. В табл. 2.9 при-Еедены спектральные коэффициенты ослабления, рассеяния и поглощения для двух микроструктур (4 и 7) сахарского аэрозоля. Микроструктура 7 имеет широкий диапазон дисперсности с модальным радиусом Гт = 0,3 мкм, но включает также и большое число гигантских частиц. Последние обусловливают значительное поглощение излучения в инфракрасном диапазоне спектра с максимумами на длинах волн 4 7 9,8 и 19 мкм. Сахарский аэрозоль обладает сильным поглощением в области спектра 8—12 мкм, соответствующей окну прозрачности газовых компонентов атмосферы. [c.98]

СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ, метод качеств, и количеств, определения состава в-в, основанный на исследовании их спектров испускания, поглощения, отражения и люминесценции. Различают атомный и молекулярный С. а., задачи к-рых состоят в определении соота. элементного и молекулярного состава в-ва. Эмиссионбый С. а. проводят по спектрам испускания атомов, ионои или молекул, возбужденных разл. способами, абсорбционный С. а.-по спектрам поглощения электромагн. излучения аиализнруем1>1ми объектами (см. Абсорбционная спектроскопия). В зависимости от цели исследования, св-в анализируемо о в-ва, специфики используемых спектров, области длин волн и др. факторов ход анализа, аппаратура, способы измерения спектров и метрологич. характеристики результатов сильно различаются. В соответствии с этим С. а. подразделяют на ряд самостоят. методов (см., в частности, Ато.мно-абсорбционный анализ. Атомно-флуоресцентный анализ, Инфракрасная спектроскопия, Комбинационного рассеяния спектроскопия, Люминесцентный анализ. Молекулярная оптическая спектроскопия. Спектроскопия отражения, Спектрофотометрия, Ультрафиолетовая спектроскопия, Фотометрический анализ, Фурье-спектроскопия, Рентгеновская спектроскопия). [c.392]

Спектроэлектрохимические методы. Дополнительную информацию о характере взаимодействия вещества с электродами дает сочетание электрохимического метода с электронной спектроскопией или другими методами спектроскопии. Метод стал называться спектроэлектрохимическим и получил широкое применение в научной практике за последнее десятилетие. Спектроэлектрохимическое исследование вещества состоит в одновременном воздействии на вещество электрического и электромагнитного поля. Возникающие при этом промежуточные продукты электрохимического превращения, проходящего на прозрачных для света электродах, подвергаются воздействию электромагнитного излучения и регистрации их электронных спектров поглощения, ЯМР-, ЭПР-, ИК-спекгров, спектров комбинационного рассеяния и т. д. [c.295]

Число поглощенных и рассеянных р-частиц при толщине слоя контролируемого объекта, меньшей 1шах, зависит от толщины и материала слоя, что используется при создании толщиномеров тонких изделий в виде листа и покрытий. Излучения моноэнергетическое и широкого спектрального состава по-разному затухают в веществе. В случае широкого спектра зависимость затухания от толщины слоя вещества близка к экспоненциальной, а для моноэнергетического излучения — близка к прямой линии. Полностью затухающее в небольшом слое вещества р-излучение при большой активности источника и знергии частиц тем не менее может представлять определенную опасность из-за возникающего тормозного излучения. [c.298]

Для моды 9 пылевого аэрозоля, обусловленной более грубодисперсной фракцией частиц пыли, максимум значения коэффи-ииента ослабления располагается вблизи к = 2 мкм, а значительный спад коэффициента ослабления с ростом л начинается с длин волн более 4,5 мкм. При этом для дальней инфракрасной области спектра увеличиваются значения как коэффициентов рассеяния, так и коэффициентов поглощения. Если субмикронная фракция пылевого аэрозоля ответственна за поглощение излучения в области спектра теплового излучения атмосферы, то грубодисперсная фракция пылевого аэрозоля не только поглощает, но и сильно рассеивает инфракрасное излучение. [c.98]

Расчет поля излучения в атмосфере для заданной модели атмосферы представляет прямую задачу и для своего решения требует сведений по спектральным характеристикам поглощения и рассеяния излучения в диапазоне спектра по всем высотам в атмосфере. При решении задач расчета поля излучения используется математический аппарат теории переноса излучения. К настоящему времени предложены и разработаны различные аналитические, полуаналитические и численные методы [58, 69, 76. Современные наиболее точные численные методы расчета спектральных интенсивностей излучения (методы сферических гармоник, метод Монте-Карло) могут быть реализованы при любой степени детализации оптических свойств атмосферы и подстилающей поверхности. Применение их для расчетов спектральных полей излучения не рационально в связи с огромными затратами машинного времени и трудностей учета сферичности Земли, рефракции луча радиации в атмосфере, молекулярного поглощения излучения атмосферными газами. Применение сложных точных численных методов расчета спектральных интенсивностей коротковолновой радиации возможно только для простейших моделей поглощающей и рассеивающей излучение атмосферы. В настоящее время более важно учесть вариации оптических характеристик атмосферы с высотой и с изменением метеосостояния атмосферы. Для земной атмосферы основные закономерности спектральной и пространственной структуры поля коротковолновой радиации можно получить, выполнив расчеты полей излучения в приближении однократного рассеяния по методике [49], которая излагается ниже. [c.183]