СПЕКТРОСКОПИ́Я
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
СПЕКТРОСКОПИ́Я (от лат. spectrum – представление, образ и ...скопия), раздел физики, посвящённый исследованию распределения интенсивности электромагнитного излучения по длинам волн или частотам. Методами С. исследуют уровни энергии и структуру атомов, молекул и образованных из них макроскопич. систем, изучают квантовые переходы между уровнями энергии, взаимодействия атомов и молекул, а также макроскопич. характеристики объектов – темп-ру, плотность, скорость макроскопич. движения и др. Важнейшие области применения С. – спектральный анализ, астрофизика, исследование свойств газов, плазмы, жидкостей и твёрдых тел.
Начало эксперим. С. положено И. Ньютоном, который в 1666 с помощью стеклянной призмы разложил солнечный свет на компоненты разл. цвета. Интерпретация спектральных цветовых компонент как волн с разл. длиной волны дана в 1801 Т. Юнгом. Визуальное наблюдение спектров при помощи первых спектральных приборов позволило в 1802 обнаружить линии поглощения в непрерывном спектре звёзд (фраунгоферовы линии) и открыть химич. элемент гелий (1868). Систематич. изучение спектров началось во 2-й пол. 19 в. В 1859 Г. Р. Кирхгоф сформулировал принципы спектрального анализа. Н. Бор в 1913 объяснил закономерности в расположении спектральных линий. Изучение спектров атомов послужило основой создания квантовой механики.
По типам спектров различают эмиссионную С., исследующую спектры испускания, и абсорбционную С., изучающую спектры поглощения. По типу исследуемых объектов С. делится на атомную (см. Атомные спектры) и молекулярную (см. Молекулярные спектры), С. плазмы и С. вещества в конденсиров. состоянии, в частности спектроскопию кристаллов. В 1970–80-х гг. возникла С. поверхности, занимающаяся спектральными исследованиями поверхностей и тонких плёнок.
По диапазонам длин волн (или частот) выделяют: радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, субмиллиметровую спектроскопию, оптическую спектроскопию (в т. ч. инфракрасную спектроскопию, ультрафиолетовую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию) и гамма-спектроскопию. По характеру взаимодействия излучения с веществом С. подразделяют на линейную (обычную) и нелинейную спектроскопию, которая возникла благодаря применению лазеров для возбуждения спектров. С. разделяют также по методам возбуждения и наблюдения спектров. Широкое применение получили акустооптич. С., когерентная С., С. насыщения, С. гетеродинирования, модуляционная С., многофотонная С., фемто- и пикосекундная спектроскопия, С. фононного эха, С. квантовых биений и др. методы лазерной спектроскопии. Существенное развитие получила фурье-спектроскопия с использованием фурье-спектрометров высокого разрешения.
Эксперим. исследование спектров проводят с помощью спектральных приборов – монохроматоров, спектрометров, спектрографов, спектрофотометров, спектроанализаторов и др.
К С. в широком смысле относят также ядерную спектроскопию, а также спектроскопию нейтронов, нейтрино и др. Распределение атомных частиц по массам и энергиям изучает масс-спектроскопия, интенсивности звука по его частоте – акустическая спектроскопия, электронов по энергиям – электронная спектроскопия.