Что такое спектроскопия?

Спектроскопия - это изучение света, поскольку он распадается на составляющие его цвета. Изучая эти разные цвета, можно определить любое количество свойств изучаемого объекта, так как цвета света отражают энергетические состояния. Более технически, спектроскопия смотрит на взаимодействие между любым веществом и излучением. Он используется для анализа соединений в химии, для определения того, какие различные элементы составляют что-то, а также в астрономии для понимания как состава, так и скоростей астрономических тел.

Спектроскопию можно разделить на множество субдисциплин, в зависимости от того, что измеряется и как оно измеряется. Некоторые основные разделы включают масс-спектрометрию, электронную спектроскопию, абсорбционную спектроскопию, эмиссионную спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию и электромагнитную спектроскопию. Однако существует много других видов спектроскопии, в том числе те, которые смотрят на звук при его рассеивании или на электрические поля.

Например, в рентгеновской спектроскопии рентгеновские лучи бомбардируют вещество. Когда они попадают в него, электроны во внутренних оболочках атомов возбуждаются, а затем прекращают возбуждение, испуская излучение. Это излучение выходит на разных частотах, в зависимости от атома, и есть небольшие изменения в зависимости от присутствующих химических связей. Это означает, что излучение можно исследовать, чтобы определить, какие элементы присутствуют, в каких количествах и какие существуют химические связи.

В астрономии спектроскопия может использоваться для определения широкого спектра вещей о составе звезд и других небесных тел. Это потому, что свет - это волна, а разные энергии имеют разные длины волн. Эти разные длины волн коррелируют с разными цветами, которые можно наблюдать с помощью телескопов. Спектроскопия включает в себя просмотр различных цветов и использование того, что известно об энергиях различных процессов и элементов, для построения карты того, что происходит за тысячи миллионов световых лет.

Есть два основных спектра света, которые рассматриваются в астрономической спектроскопии: непрерывный и дискретный. Непрерывный спектр имеет широкий диапазон цветов, которые являются относительно непрерывными. Дискретный спектр, с другой стороны, имеет определенные пики очень ярких или очень темных линий при определенных энергиях. Дискретные спектры, которые имеют яркие пики, называются спектрами излучения, в то время как те, которые имеют темные пики, называются спектрами поглощения.

Непрерывные спектры излучаются такими вещами, как звезды, а также такими вещами на земле, как огонь, животные или лампочки. Поскольку энергия выделяется по всему спектру длин волн, она кажется довольно непрерывной, хотя в спектре могут быть пики и впадины. Конечно, не весь этот свет виден невооруженным глазом, большая его часть существует в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.

Дискретные спектры, с другой стороны, обычно вызваны чем-то, происходящим конкретным атомом. Это связано с тем, что из-за определенных правил квантовой механики электронные облака обладают очень удельной энергией, зависящей от связанного атома. Каждый отдельный элемент имеет только несколько уровней энергии, которые он может иметь, и почти все они легко идентифицируемы. В то же время эти элементы всегда хотят вернуться к этим базовым уровням энергии, поэтому, если они каким-то образом возбуждаются, они излучают дополнительную энергию в виде света. Этот свет имеет точную длину волны, которую можно ожидать для этого атома, что позволяет астрономам просматривать световой пик и распознавать, какие атомы задействованы, помогая раскрыть секреты состава Вселенной.