광학 분광법이란 무엇입니까?

광학 분광법은 물체가 빛을 방출하고 상호 작용하는 방식을 측정하여 물리적 물체의 특성을 연구하는 수단입니다. 물체의 화학 성분, 온도 및 속도와 같은 속성을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 가시 광선, 자외선 또는 적외선을 단독으로 또는 조합하여 포함하며 전자기 분광법이라고하는 더 큰 분광 기술 그룹의 일부입니다. 광학 분광법은 화학 및 천문학과 같은 현대 과학 분야에서 중요한 기술입니다.

물체는 광자를 방출하거나 반사함으로써 가시화되고, 이들 광자의 파장은 온도와 같은 다른 속성과 함께 물체의 조성에 의존한다. 사람의 눈은 다른 파장의 다른 유무를 다른 색상으로 인식합니다. 예를 들어, 파장 620 ~ 750 나노 미터의 광자는 적색으로 인식되므로 해당 범위의 광자를 주로 방출하거나 반사하는 물체는 적색으로 보입니다. 분광계라고하는 장치를 사용하면 훨씬 더 정밀하게 빛을 분석 할 수 있습니다. 다양한 조건에서 다양한 물질이 생성, 반사 또는 흡수하는 다양한 빛의 특성에 대한 이해와 결합 된이 정밀한 측정은 광학 분광법의 기초입니다.

서로 다른 화학 원소와 화합물은 그것들을 구성하는 원자와 분자의 양자 역학적 차이로 인해 광자를 방출하거나 상호 작용하는 방식이 다양합니다. 연구 대상 물체에서 빛이 반사, 통과 또는 방출 된 후 분광계로 측정 된 빛에는 스펙트럼 선이 있습니다. 이 선들은 스펙트럼에서 급격한 빛 또는 어둠의 불연속으로 특정 파장의 광자 수가 비정상적으로 많거나 적음을 나타냅니다. 다른 물질들은 그것들을 식별하는데 사용될 수있는 독특한 스펙트럼 라인을 생성합니다. 이 스펙트럼 선은 물체의 온도 및 속도와 같은 요인에 의해 영향을 받기 때문에 분광법을 사용하여이를 측정 할 수도 있습니다. 파장 외에도 빛의 강도와 같은 다른 특성도 유용한 정보를 제공 할 수 있습니다.

광학 분광법은 연구 대상에 따라 여러 가지 방법으로 수행 할 수 있습니다. 개별 분광계는 전자기 스펙트럼의 좁은 특정 부분을 정확하게 분석하는 데 중점을 둔 특수 장치입니다. 따라서 다양한 응용 분야에 대해 다양한 유형으로 존재합니다.

흡수 분광법이라 불리는 하나의 주요한 유형의 광학 분광법은 물질이 통과 할 수있는 광자를 측정함으로써 물질이 흡수하는 빛의 파장을 식별하는 것에 기초합니다. 조명은 이러한 목적을 위해 램프 또는 레이저와 같은 장비로 특별히 생성되거나 별빛과 같은 자연 광원에서 비롯 될 수 있습니다. 가스와 함께 가장 일반적으로 사용되며, 빛을 통과하면서 통과 할 수있을 정도로 확산됩니다. 흡수 분광법은 화학 물질을 식별하는 데 유용하며 혼합물에서 원소 또는 화합물을 구별하는 데 사용할 수 있습니다.

이 방법은 현대 천문학에서도 매우 중요하며 종종 천체의 온도와 화학 성분을 연구하는 데 사용됩니다. 천문학 분광법은 도플러 효과를 이용하여 먼 물체의 속도를 측정합니다. 관찰자를 향하여 이동하는 물체로부터의 광파는 관찰자에 비해 정지 상태의 물체로부터의 광파보다 높은 주파수를 갖는 것으로 보이며, 멀리 이동하는 물체로부터의 파동은 더 낮은 주파수를 갖는 것으로 보인다. 가시광 파의 주파수를 올리면 스펙트럼의 청색 / 자주색 끝으로 이동하고 주파수를 낮추면 적색으로 이동하기 때문에 이러한 현상을 각각 블루 시프트 및 레드 시프트라고합니다.

또 다른 중요한 형태의 광학 분광법은 방출 분광법이라고합니다. 원 자나 분자가 빛이나 열과 같은 외부 에너지 원에 의해 여기 될 때, 이들은 일시적으로 에너지 수준을 증가시켜 다시 지상 상태로 떨어집니다. 여기 된 입자가 기저 상태로 돌아 오면, 광자 형태로 초과 에너지를 방출합니다. 흡수의 경우와 같이, 다른 물질은 다른 파장의 광자를 방출하여 측정 및 분석 할 수 있습니다. 형광 분광법 (fluorescence spectroscopy)이라 불리는이 기술의 하나의 일반적인 형태에서, 분석되는 대상은 빛, 일반적으로 자외선으로 에너지를 받는다. 원자 방출 분광법에서는 화재, 전기 또는 플라즈마가 사용됩니다.

형광 분광법은 다른 방법보다 생물학적 물질에 대한 피해가 적고 일부 유기 분자가 자연적으로 형광이기 때문에 생물학 및 의학에서 일반적으로 사용됩니다. 원자 흡수 분광법은 화학 분석에 사용되며 금속 검출에 특히 효과적입니다. 광석에서 귀중한 광물을 식별하고, 범죄 현장에서 증거를 분석하고, 야금 및 산업에서 품질 관리를 유지하는 등 다양한 유형의 원자 흡수 분광법이 사용됩니다.