Излучение, поглощение и испускание

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]

Молекулярная спектроскопия изучает спектральный состав излучения, получающегося в результате поглощения, испускания или рассеяния электромагнитного излучения веществом. Во всех случаях молекулярный спектр является результатом квантовых переходов между различными энергетическими состояниями молекул и содер.жит информацию об их строении. [c.157]

Информацию о строении вещества получают на основании изучения его физических и химических свойств. Особую роль при изучении структуры играют исследования спектров поглощения и испускания, дифракции различных излучений, магнитных и электрических взаимодействий, механических, термических, электрических и других характеристик веществ. [c.140]

Спектральные методы анализа основаны на использовании явлений испускания электромагнитного излучения атомами или молекулами определяемого вещества или взаимодействия этого излучения с ним (чаще всего поглощения излучения). [c.7]

При облучении светом элементов в парообразном состоянии наблюдается обратная картина свет определенных длин волн не излучается, а поглощается. Более того, поскольку как поглощение, так и излучение света обусловлено одними и теми же процессами, протекающими в противоположных направлениях, то пары поглощают излучение с точно теми же длинами волн, какие наблюдаются в других условиях при испускании излучения. [c.102]

Часто в понятие спектра помимо набора присутствующих в нем частот (или длин волн) вкладывают также сведения об интенсивности испускания или поглощения излучения. Интенсивность испускания естественно характеризовать числом квантов, испускаемых единицей количества вещества в единицу времени. Что касается интенсивности поглощения, то это понятие требует несколько более детального рассмотрения. [c.147]

Светящиеся тела, содержащие возбужденные частицы, испускают излучение. Возбуждение происходит или путем поглощения квантов света, или при столкновениях, т. е. за счет теплоты. Спектры испускания известны для атомов и сравнительно небольшого числа молекул, в основном двухатомных (более сложные разлагаются при высокой температуре). Молекулярные спектры изучают главным образом как спектры поглощения, когда излучение источника сплошного спектра (например, лампы накаливания) проходит через кювету, наполненную молекулярным газом. [c.145]

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]

Электронными называют спектры, возникающие в результате поглощения (испускания) веществом квантов электромагнитного излучения, соответствующих [c.300]

На рис. 13-32 показана обобщенная диаграмма энергетических уровней произвольной молекулы. На ней изображены два электронных уровня, Еу и 2, а также относящиеся к ним колебательные и вращательные уровни. Обычно расстояния между электронными энергетическими уровнями намного превышают расстояние между колебательными уровнями, которые в свою очередь намного больше расстояний между вращательными уровнями. Электронные переходы молекулы (т. е. переходы с одного электронного уровня на другой) соответствуют поглощению или испусканию электромагнитного излучения в видимой и ультрафиолетовой частях спектра колебательные переходы соответствуют поглощению или испусканию излучения в ближней инфракрасной и инфракрасной областях спектра, вращательные переходы отвечают поглощению или испусканию излучения в дальней инфракрасной и более длинноволновых, вплоть до микроволновой, областях электромагнитного спектра. [c.585]

К теплофизическим свойствам относят также некоторые оптические свойства, связанные с поглощением н испусканием теплового излучения (коэффициенты излучения, поглощения и пропускания). Различают два типа коэффициентов — интегральные и спектральные. Первые характеризуют оптические свойства физических тел в широкой области спектра излучения — от инфракрасной до ультрафиолетовой, вторые — на заданной частоте излучения. [c.433]

ГИЯ возбуждения снижается до тепловой энергии, однако при этом может происходить химическая реакция, а также изменение состава и спектра поглощения (гл. 18). Возбужденная молекула может также испускать квант излучения. Такое испускание называется флуоресценцией или фосфоресценцией в зависимости от типа возбужденного состояния (разд. 18.3). [c.482]

Переход между двумя уровнями возможен только при изменении электрического дипольного момента системы или ее квадрупольного и т. п. момента, магнитного момента, поляризуемости, а также при возбуждении молекулы ударом электрона, атома, иона. Каждому из перечисленных процессов соответствует своя величина р. Наиболее часто в формуле (43.6) величина р — электрический дипольный момент системы. Тогда величина У " " называется дипольным моментом перехода. В дальнейшем, где специально не оговаривается, речь будет идти именно о спектрах, связанных с электрическим дп-польным моментом перехода (спектры поглощения и испускания). Если дипольный момент перехода равен нулю, электрическое дипольное излучение или поглощение невозможно, соответствующий переход запрещен. Из (43.6) следуют так называемые правила отбора, позволяющие предсказывать невозможность тех или иных переходов. [c.144]

Поскольку в поглощении и испускании излучения участвует только тонкий слой, непосредственно прилегающий к физической поверхности, состояние самой поверхности оказывает огромное влияние на излучательные свойства проводников. Даже очень тонкий слой окислов изменяет внешний вид поверхностей и оказывает большое влияние на излучательную (поглощательную) способность. [c.194]

В биологических системах потеря избытка энергии в результате процессов, не сопровождающихся испусканием излучения, имеет особое значение. Избыток энергии может быть перенесен как от молекул в синглетном возбужденном состоянии 5[, так и от молекул в более долгоживущем триплетном состоянии Тх на другие близко расположенные молекулы и может использоваться для осуществления химических реакций. Именно такие процессы, не сопровождающиеся излучением или испусканием света, обусловливают превращение поглощенного света в химическую энергию при фотосинтезе, а также множество других важных реакций в биологических тканях (гл. 9—11). [c.24]

В отличие от процессов поглощения, испускания и люминесценции, рассеяние электромагнитного излучения не связано с переходами между квантованными энергетическими состояниями атома илн молекулы. Рассеяние, как следует на первый взгляд из его названия, просто вызывает дезориентацию направленного потока излучения. Однако в действительности рассеяние является гораздо более сложным процессом. Поскольку явление рассеяния все чаще используется в спект- [c.613]

Строение электронной оболочки атома по Бору. Как уже указывалось, в своей теории Нильс Бор исходил из ядерной модели атома. Основываясь иа положении квантовой теории света о прерывистой, дискретной природе излучения и на линейчатом характере атомны.х спектров, ои сделал вывод, что энергия >лектронов в атоме не может меняться непрерывно, а изменяется скачками, т. е. дискретно. Поэтому в атоме возможны не любые энергетические состояния электронов, а лишь определенные, разрешенные состояния. Иначе говоря, энергетические состояния электронов в атоме квантованы. Переход из одного разрешенного состояния в другое совершается скачкообразно и сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения. [c.66]

Поляризация флуоресценции. Важной характеристикой фотолюминесценции является поляризация флуоресценции. Каждую молекулу можно рассматривать как колебательный контур — элементарный осциллятор, который способен поглощать и испускать излучение не только вполне определенной частоты, но и с определенной плоскостью колебания. Если на вещество падает поляризованный свет, то он преимущественно возбуждает те молекулы, в которых направление колебания осциллирующих диполей совпадает с направлением электрического вектора возбуждающего светового пучка. Поэтому несмотря на то что молекулы в растворе ориентированы хаотично, возбуждению подвергаются лишь те из них, которые обладают соответствующей ориентацией. Если.время жизни возбужденного состояния велико по сравнению со временем, необходимым для дезориентации молекул вследствие вращения, этот процесс дезориентации происходит еще до того, как появится заметная флуоресценция. Если же скорость вращательного движения мала по сравнению со временем жизни возбужденного состояния, то свет флуоресценции испускается до завершения дезориентации. При этом осцилляторы, ответственные за флуоресцентное излучение, ориентированы в той же плоскости, в которой они были ориентированы в момент поглощения, так что флуоресцентное излучение оказывается частично поляризованным. В очень вязких растворителях даже малые молекулы могут сохранять ориентацию за время испускания флуоресценции. Крупные молекулы, такие, как белки, сохраняют свою ориентацию в течение периода времени, который достаточно велик по сравнению со временем испускания флуоресценции, поэтому их флуоресценция частично поляризована. Степень поляризации флуоресценции определяется по формуле [c.56]

В этой главе мы рассмотрим методы спектрохимического анализа, которые основаны на поглощении, испускании или люминесценции видимого, а также ультрафиолетового излучения. Может показаться неудобным рассматривать вместе две кажущиеся различными области спектра, но различие между ними в действительности довольно искусственное, основанное, в первую очередь, на спектральной чувствительности человеческого глаза. [c.627]

Критическое поглощение рентгеновских лучей. Выше уже упоминалось о резких изменениях коэффициентов поглощения при тех значениях энергии фотонов, которые соответствуют энергии связи электронов в атомах поглощающей среды. Наличие таких скачков поглощения и изменение их положения при переходе от элемента к элементу можно использовать для определения энергии характеристических рентгеновских лучей. Для того чтобы лучше уяснить основы так называемого метода критического поглощения, напомним, что испускание характеристических рентгеновских лучей обусловлено переходом электрона с одной из орбит на вакантное место в оболочке, расположенной ближе к ядру, например с Ь-оболочки на -оболочку . С другой стороны, для того чтобы произошло фотоэлектрическое поглощение фотона, необходимо, чтобы его энергия была достаточна для преодоления энергии связи электрона на данном уровне и перевода его на один из внешних вакантных уровней или удаления из атома. Отсюда следует, что всякий элемент является плохим поглотителем своих собственных характеристических рентгеновских лучей. Действительно, энергия ЛГ -излучения данного элемента равна разности энергий связи электрона на К- и Ь-уровнях и поэтому недостаточна для перевода электрона с / -уровня на один из свободных внешних уровней (или, тем более, для полного отделения от атома). Однако энергия связи электрона на данном уровне понижается с уменьшением X. Вследствие этого энергия а-излучения элемента X может оказаться близкой (но несколько выше) к энергии связи электрона в / С-оболочке одного из соседних элементов с более низким атомным номером это приводит к избирательному поглощению излучения этим элементом (в отличие от элементов с более высокими значениями X). Таким образом, два рядом стоящих элемента обладают существенно различными коэффициентами поглощения данного Х-излучения поглощение в наиболее эффективном элементе называют критическим поглощением. Критическое поглощение может наблюдаться не только для Г-линий, но также и для -линий, особенно в случае тяжелых элементов. [c.119]

Интересно, что человеческий глаз чувствителен только к узкому интервалу длин волн электромагнитного излучения. Этот интервал, называемый видимой областью спектра (см. рис. 18-2), простирается приблизительно от 400 до 700 нм. Надо сказать, что этот интервал длин волн является областью наибольшей интенсивности солнечного излучения, достигающего земли. Поэтому традиционное различие между ультрафиолетовой и видимой областями спектра основано скорее на физиологической, чем на химической или физической чувствительности. В спектрохимическом анализе, однако, мы касаемся химических и физических явлений, поэтому физиологическое различие не имеет особого значения. Природа переходов, соответствующих поглощению, испусканию или люминесценции ультрафиолетового и видимого излучения, одна и та же. К тому же аппаратура, используемая для этих областей спектра, также является сходной, поэтому проще рассматривать эти области вместе. [c.627]

Кинетические уравнения при фотоионизации оптически тонкого слоя. Дифференциальное уравнение (8.2.36) с уточнённым значением сечения перехода <т и) (8.2.42) даёт полное представление о числе переходов с уровня 1 на уровень 2 (см. рис. 8.2.13) в момент времени I при частоте у в приближении вероятностного поглощения-испускания фотонов атомами с коэффициентами Эйнштейна, определяющими связь между вероятностью (сечением) процессов и лазерным излучением [c.401]

При движении через сцинтиллятор заряженная частица расходует энергию на ионизацию и возбуждение молекул и атомов окружающей среды. Энергия ионизации и возбуждения далее частично превращается в тепловую, а частично высвечивается в виде квантов электромагнитного излучения. Процесс испускания поглощенной веществом энергии путем эмиссии фотонов называется люминесценцией, вследствие чего сцинтилляторы называют также люминофорами. Сцинтиллятор как детектор излучения тем лучше, чем большую эффективность преобразования энергии ядерных частиц [c.92]

В зависимости от условий получения различают три вида спектров поглощения, испускания и рассеяния (рассеянное излучение наблюдается под каким-либо углом к падающему). Интенсивность линий или полос спектра пропорциональна прежде всего числу молекул на исходном уровне — нижнем при поглощении и верхнем при испускании. В условиях теплового равновесия заселенность состояний или уровней определяется распределением Больцмана [c.8]

Селективность поглощения и излучения среды можно учесть в предположении, что газ имеет N полос поглощения-испускания шириной АЯ с постоянным в пределах полосы коэффициентом поглощения. Таким образом, для t-й полосы [c.288]

Столкновение фотонов с атомами или молекулами может привести к испусканию фотоэлектронов. В течение последних двух десятилетий фотоэлектронная спектроскопия развилась в многообещающую область химии. Фотоэлектронная спектроскопия отличается от описанных ранее спектроскопических методов, в которых измеряются характеристики поглощенного, испущенного или рассеянного электромагнитного излучения. В этом методе предмет изучения — кинетическая энергия испущенных при ионизации электронов. [c.331]

Излучат. К. п. могут быть спонтанными и вынужденными. Спонтанное излучение (нсп>скание) происходит независимо от внеш. воздействия на мол. систему. Вероятность спонтанного излучения, сопровождающегося испусканием квантов электрочагн, энергии и переходом мол. системы с п-го энергетич. уровня на /п-й, характеризуется коэф. Эйнштейна средним числом квантов, испускаемых системой за I с и отнесенных к числу молекул в системе. Вероятность поглощения и вынужденного испускания зависит от плотности электромагн. излучения и характеризуется коэф. Эйнштейна и В , равными соотв. числу квантов злеггромагн. поля, к-рое поглощается или вынужденно испускается системой в среднем в расчете на I молекулу за I с при единичной плотности излучения. Связь между коэф. В , В была получена А. Эйнштейном на основе термодинамич. рассмотрения и впоследствии строго обоснована в квантовой электродинамике. Она выражается соотношениями [c.368]

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]

Тепловое излучение является частью спектра электромагнитных волн, представленного на рис. 8.6. Испускание или поглощение теплового излучения - [c.168]

Процесс поглощения и испускания излучения происходит в конечном слое вещества, прилежащем к поверхности тела. Согласно закону Ламберта — Бугера слои равной толщины поглощают равные доли падающего излучения. [c.193]

Согласно квантовой механике излучение (поглощение) происходит только при переходе из одного стационарного состояния в другое. При этом изменяется распределение электронной плотности, что с классической точки зрения отвечает появлению дипольного момента в акте перехода. Анализ показывает, что атомная (молекулярная) система под влиянием возмущения, изменяющегося во времени, например под влиянием периодически изменяющегося электромагнитного поля (света), может совершать переходы из одного стационарного состояния в другое, пог.нощая при этом квант энергии г = км = = Е"—Е . Время перехода ничтожно коротко. Время жизни в возбужденном состоянии около 10 с (за исключением особых случаев). Возвращаясь в основное состояние, атом (молекула) изучает квант с энергией е = /IV, и в спектре испускания наблюдается линия с частотой [c.35]

Испускание возбужденных частиц может быть спонтанным (самопроизвольным), т.е. происходящим в отсутствие внепшего излучения, и вынужденным, просходящим под действием внешнего излучения. Поглощение всегда является вынужденным хфоцессом. [c.200]

Природа взаимодействия столь различающихся по энергии квантов с веществом принципиально неодинакова. Так, излучение уквантов связано с ядерными процессами, излучение квантов в рентгеновском диапазоне обусловлено электронными переходами во внутренних электронных слоях атома, испускание квантов УФ- и видимого излучения или взаимодействие вещества с ними — следствие перехода внешних валентных электронов (сфера оптических методов анализа), поглощение ИК- и микроволновых квантов связано с переходом между колебательными и вращательными уровнями молекул, а излучение в ра-диоволновом диапазоне обусловлено переходами с изменением ориентации спинов электронов или ядер атомов. Для решения разнообразных задач наибольшее значение имеют спектральные методы анализа, оперирующие с излучением рентгеновского, оптического, ИК- и радиоволнового диапазонов. В данном практическом руководстве по физико-химическим методам анализа рассматриваются оптические методы, которые традиционно делятся па оптическую атомную и оптическую молекулярную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы в области спектра от 100 до 800 нм являются следствием электронных переходов в атомах, во втором — в молекулах. [c.7]

Электромагнитное. излучение имеет двойственную природу. В нем сочетаются как волновые, так и корпускулярные свойства, проявляющиеся в различных явлениях. Некоторые из них (дифракция, преломление и др.) могут бьгть объяснены с позиций волновой теории. Другие (поглощение, испускание излучения) —лишь при допущении, что излучение состоит из дискретных порций энергии, которйе назьшаются квантами или фотонами. [c.31]

Квантование энергии. Электромагнитные волны и скорость света, длина волны, частота и волновое число. Электромагнитный спектр. Излучение абсолютно черного тела. Кванты и постоянная Планка. Фотоэлектрический эффект и фотоны. Спектры поглощения и испускания. Серии Лаймана, Баль.мера и Пашсна уравнение Рндберга. [c.328]

Радиоволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-излучение представляют собой электромагнитные волны с различной длиной волны. Скорость света, с = 2,9979-10 ° см с , связана с его длиной волны X и частотой V соотношением с = Ху. Волновое число у-это величина, обратная длине волны, V = 1/Х. Все нагретые тела излучают энергию (излучатель с идеальными свойствами дает излучение абсолютно черного тела). Планк выдвинул предположение, что энергия электромагнитного излучения квантована. Энергия кванта электромагнитного излучения пропорциональна его частоте, Е = км, где / -постоянная Планка, равная 6,6262 10 Дж с. Выбивание электронов с поверхности металла под действием света называется фотоэлектрическим эффектом. Квант света называется фотоном. Энергия фотона равна /IV, где V-частота электромагнитной волны. Зависимость поглошения света атомом или молекулой от длины волны, частоты или волнового числа представляет собой спектр поглощения. Соответствуюшая зависимость испускания света атомом или молекулой является спектром испускания. Спектр испускания атомарного водорода состоит из нескольких серий линий. Положения всех этих линий точно определяются одним общим соотношением-уравнением Ридберга [c.375]

В случае общего расчета с неселективными поверхностями адиабатность стенки учитывается посредством последующего испускания поглощенного излучения. [c.479]

Этот пример был выбран не только для иллюстрации уравнения (22), но также и для пояснения такого важного понятия, как самопоглощение. В численном примере ядро газа между tf l и I—/д =9 в основном непрозрачно. В этом случае плотность потока падающего излучения q на внешней стороне пограничного слоя равна полной величине В -=С Т, а плотность потока эф< )ек-тивного излучения на стенке 7% составляет (0,5) = =0,0625 от излучения газа. Однако плотность потока результирующего излучения на стенке составляет лишь 0,4945 от разности С Т —С Тш, а не 1—0,0625. В пограничном слое плотность потока падающего излучения на стенке уменьигается в результате поглощения, которое превосходит испускание. При фиксированном отношении будем увеличивать i = л дL от нуля до бесконечности. При Sд /L=0 степень чер ноты канала возрастает как 1—2 з( /.), т. е, сначала линейно, как 2 (среднегеометрическая длина пути луча равна 2), а затем более медленно, достигая максимального значения 1. При бдг,//- 0 из уравнения (23в) находим, что степень черноты капала возрастает сначала линейно, как (2—Ь[ц1Ь)(1, затем более медлсиио до достижения максимального значения и далее при стремлении оо снова приближается к нулю, как 2/[3 (бд /L)i ]. Качественно такой же эффект наблюдается в сажистых пламенах горящей нефти и в камерах сгорания это означает, что с увеличением размера пламеии сначала возрастает радиационный поток [c.504]

Рассмотрим задачу в следующей постановке. Слой изолирующего материала толщиной находится в равновесии с излучением. Полагается, что материал. цолжен быть серым, анизотропно рассеивающим, поглощающим и испускающим с коэффициентом поглощения к= кa+кs. При наличии радиационного равновесия серой среды (dqJfldг—Q) отсутствует необходимость различать изотропное рассеяние и поглощение с последующим испусканием. Ограничивающие стенки считаются черными. Как и для канала с теплоизолированными стенками, условие для степеней черноты нечерных поверхностей устанавливаются добавлением поверхностных сопротивлений (1—г ) 81 и (1—Е2)/е.2 к сопротивлению изоляции 1/ Г7-2, б, как это записано в уравнении (59) 2,9,3. Оптическая глубина (=К2 отсчитывается от одной из стенок и изменяется от О до t,=кL. [c.504]

Возможна и такая ситуация, в которой поглощается фото 1 с частотой, более высокой, чем наивысщая частота, соответствукщая разности энергетических уровней атома. В этом случае электрон покинет атом и превратится в свободный электрон, а атом станет ионизированным. Обратный процесс рекомбинации катиона с электроном может привести к испусканию фотона с высокой частотой, Такой вид излучения имеет непрерывный спектр частот. Низкочастотные (инфракрасные) фотоны могут также испускаться или поглощаться колебаниями или вращениями диполь-ных молекул, которые со.здают таким образом полосы испускания или поглощения. [c.192]

Испускание электрона (Р -излучение) или поглощение позитрона (е -захват) приводят к смещению вправо по изобарному ряду на одно место, т. е. к увеличению номера изопротонного ряда (химического элемента) на единицу. [c.126]