نادفن در زیست شناسی چیست؟ دهیدروژنازها آنزیم هایی از کلاس اکسیدوردوکتاز (وابسته به پیریدین، وابسته به فلاوین، انواع هوازی و بی هوازی، فیزیولوژی، بیوشیمی) هستند.

در قرن هفدهم، دلالت بر مجموع همه معانی هر یک کمیت فیزیکی. انرژی، جرم، تابش نوری. هنگامی که ما در مورد طیف نور صحبت می کنیم، این مورد دوم است. به طور خاص، طیف نور مجموعه ای از باندهای تابش نوری است فرکانس های مختلفبرخی از آنها را می توانیم هر روز در دنیای اطراف خود ببینیم، در حالی که برخی از آنها با چشم غیر مسلح قابل دسترس نیستند. بسته به امکان ادراک توسط چشم انسان، طیف نور به دو قسمت مرئی و نامرئی تقسیم می شود. دومی به نوبه خود در معرض نور مادون قرمز و فرابنفش قرار می گیرد.

انواع طیف

نیز وجود دارد انواع متفاوتطیف بسته به چگالی طیفی شدت تابش، سه مورد از این موارد وجود دارد. طیف می تواند پیوسته، خطی یا راه راه باشد. انواع طیف ها با استفاده از

طیف پیوسته

یک طیف پیوسته توسط جامدات یا گازهایی که تا دمای بالا گرم می شوند تشکیل می شود. تراکم بالا. رنگین کمان معروف هفت رنگ نمونه مستقیمی از یک طیف پیوسته است.

طیف خط

همچنین نشان دهنده انواع طیف است و از هر ماده ای در حالت اتمی گازی می آید. در اینجا ذکر این نکته مهم است که در اتمی است نه مولکولی. این طیف برهمکنش بسیار کم اتم ها را با یکدیگر تضمین می کند. از آنجایی که هیچ برهمکنشی وجود ندارد، اتم ها امواجی با طول دائمی ساطع می کنند. نمونه ای از چنین طیفی درخشش گازهایی است که تا دمای بالا گرم می شوند.

طیف باند

طیف راه راه به صورت بصری نوارهای فردی را نشان می دهد که به وضوح با فواصل نسبتاً تاریک مشخص می شوند. علاوه بر این، هر یک از این باندها تابش یک فرکانس کاملاً تعریف شده نیستند، بلکه شامل تابش هستند مقادیر زیادخطوط نوری که نزدیک به یکدیگر قرار دارند. نمونه‌ای از این طیف‌ها، مانند طیف‌های خطی، درخشش بخارات است درجه حرارت بالا. با این حال، آنها دیگر توسط اتم ها ایجاد نمی شوند، بلکه توسط مولکول هایی ایجاد می شوند که دارای پیوند مشترک بسیار نزدیک هستند که باعث چنین درخششی می شود.

طیف جذبی

با این حال، انواع طیف ها به همین جا ختم نمی شود. علاوه بر این، نوع دیگری نیز به نام طیف جذبی وجود دارد. در آنالیز طیفی، طیف جذب خطوط تیره در پس زمینه یک طیف پیوسته است و اساساً طیف جذب بیانگر وابستگی به نرخ جذب ماده است که می تواند کم و بیش زیاد باشد.

اگرچه وجود دارد طیف گسترده ایرویکردهای تجربی برای اندازه‌گیری طیف‌های جذبی متداول ترین آزمایشی است که در آن پرتو تابش تولید شده از یک گاز خنک شده (به طوری که برهمکنش ذرات و در نتیجه درخشش وجود نداشته باشد) عبور داده می شود و پس از آن شدت تابش عبوری از آن مشخص می شود. انرژی منتقل شده ممکن است به خوبی برای محاسبه جذب استفاده شود.

تحلیل طیفیروشی برای تعیین کمی و کیفی ترکیب مواد، بر اساس مطالعه طیف‌های گسیل، جذب، بازتاب و لومینسانس آنها. تمایز بین اتمی و مولکولی تحلیل طیفی، که وظایف آن به ترتیب تعیین ترکیب عنصری و مولکولی یک ماده است. انتشار تحلیل طیفیبا استفاده از طیف نشری اتم ها، یون ها یا مولکول های برانگیخته انجام می شود راه های مختلف، جذب تحلیل طیفی- توسط طیف های جذبی تابش الکترومغناطیسیاشیاء تجزیه و تحلیل شده (نگاه کنید به طیف سنجی جذبی). بسته به هدف مطالعه، خواص ماده مورد تجزیه و تحلیل، ویژگی های طیف مورد استفاده، منطقه طول موج و سایر عوامل، دوره تجزیه و تحلیل، تجهیزات، روش های اندازه گیری طیف ها و ویژگی های اندازه شناسی نتایج بسیار متفاوت است. با توجه به این تحلیل طیفیبه یک عدد تقسیم می شود روش های مستقل(به ویژه رجوع کنید به طیف سنجی بازتابیطیف سنجی فرابنفش، ).

اغلب زیر تحلیل طیفیدرک فقط تجزیه و تحلیل طیفی انتشار اتمی (AESA) - روشی برای تجزیه و تحلیل عنصری مبتنی بر مطالعه طیف انتشار اتم ها و یون های آزاد در فاز گاز در محدوده طول موج 150-800 نانومتر (نگاه کنید به).

نمونه‌ای از ماده آزمایشی به منبع تشعشع وارد می‌شود، جایی که تبخیر می‌شود، مولکول‌ها را جدا می‌کند و اتم‌های (یون‌ها) حاصل را تحریک می‌کند. دومی تشعشع مشخصه ای منتشر می کند که وارد دستگاه ضبط ابزار طیفی می شود.

در تجزیه و تحلیل طیفی کیفی، طیف نمونه ها با طیف عناصر شناخته شده ارائه شده در اطلس ها و جداول خطوط طیفی مربوطه مقایسه می شود و بنابراین ترکیب عنصری ماده مورد تجزیه و تحلیل مشخص می شود. در تجزیه و تحلیل کمی، مقدار (غلظت) عنصر مورد نظر در ماده مورد تجزیه و تحلیل با وابستگی به بزرگی سیگنال تحلیلی (چگالی سیاه شدن یا چگالی نوری خط تحلیلی روی صفحه عکاسی؛ شار نوری به گیرنده فوتوالکتریک) تعیین می شود. ) عنصر مورد نظر بر روی محتوای آن در نمونه. این وابستگی به روشی پیچیده توسط بسیاری از عوامل دشوار کنترل (ترکیب حجمی نمونه ها، ساختار آنها، پراکندگی، پارامترهای منبع تحریک طیف ها، ناپایداری دستگاه های ضبط، خواص صفحات عکاسی و غیره) تعیین می شود. ). بنابراین، به عنوان یک قاعده، برای ایجاد آن، از مجموعه ای از نمونه ها برای کالیبراسیون استفاده می شود که از نظر ترکیب ناخالص و ساختار تا حد امکان به ماده مورد تجزیه و تحلیل نزدیک است و حاوی مقادیر شناخته شده ای از عناصر تعیین شده است. چنین نمونه هایی می توانند به عنوان مواد فلزی آماده شده ویژه عمل کنند. آلیاژها، مخلوط مواد، محلول ها، از جمله. و توسط صنعت تولید می شود. برای از بین بردن تأثیر تفاوت های اجتناب ناپذیر در خواص نمونه های آنالیز شده و استاندارد، بر نتایج تجزیه و تحلیل، استفاده کنید. تکنیک های مختلف; به عنوان مثال، خطوط طیفی عنصر مورد نظر را با عنصر به اصطلاح مرجع مقایسه می کنند که از نظر شیمیایی و مشابه است. مشخصات فیزیکیبه تعریف شده هنگام تجزیه و تحلیل مواد از یک نوع، می توانید از وابستگی های کالیبراسیون مشابهی استفاده کنید که به طور دوره ای با استفاده از نمونه های تأیید تنظیم می شوند.

حساسیت و دقت تجزیه و تحلیل طیفی به طور عمده بستگی دارد خصوصیات فیزیکیمنابع تابش (تحریک طیف) - دما، غلظت الکترون، زمان اقامت اتم ها در منطقه تحریک طیف، ثبات حالت منبع و غیره. برای حل یک مشکل تحلیلی خاص، لازم است یک منبع تابش مناسب را انتخاب کنید، ویژگی های آن را با استفاده از تکنیک های مختلف بهینه کنید - استفاده از جو بی اثر، کاربرد میدان مغناطیسی، معرفی مواد ویژه ای که دمای تخلیه، درجه یونیزاسیون اتم ها، فرآیندهای انتشار در سطح بهینه و غیره را تثبیت می کنند. با توجه به تنوع عوامل متقابل تأثیرگذار، اغلب از روش های برنامه ریزی ریاضی آزمایش ها استفاده می شود.

هنگام تجزیه و تحلیل مواد جامدبیشتر اوقات، قوس الکتریکی (جریان مستقیم و متناوب) و تخلیه جرقه استفاده می شود که توسط ژنراتورهای تثبیت کننده مخصوص طراحی شده (اغلب به صورت الکترونیکی کنترل می شود) استفاده می شود. ژنراتورهای جهانی نیز ایجاد شده است که با کمک آنها تخلیه به دست می آید انواع متفاوتبا پارامترهای متغیر موثر بر کارایی فرآیندهای تحریک نمونه های مورد مطالعه. یک نمونه جامد رسانای الکتریکی می تواند مستقیماً به عنوان یک الکترود قوس یا جرقه عمل کند. نمونه ها و پودرهای جامد غیر رسانا در فرورفتگی های الکترودهای کربنی با یک پیکربندی یا شکل دیگر قرار می گیرند. در این حالت، هم تبخیر کامل (پاشش) ماده مورد تجزیه و تحلیل و هم تبخیر جزئی ماده مورد تجزیه و تحلیل و هم برانگیختگی اجزای نمونه مطابق با فیزیکی و آنها انجام می شود. خواص شیمیایی، که حساسیت و دقت تجزیه و تحلیل را بهبود می بخشد. برای تقویت اثر تفکیک تبخیر، افزودنی‌ها به ماده تجزیه‌شده معرف‌ها به‌طور گسترده استفاده می‌شوند که تشکیل ترکیبات بسیار فرار (فلوریدها، کلریدها، سولفیدها و غیره) عناصر تعیین‌شده را در دمای بالا ترویج می‌کنند [(5-7) · 10 3 K] شرایط قوس زغال سنگ. برای تجزیه و تحلیل نمونه های زمین شناسی به صورت پودر، از روش پاشیدن یا دمیدن نمونه ها در ناحیه تخلیه قوس کربنی استفاده می شود.

هنگام تجزیه و تحلیل نمونه های متالورژیکی، همراه با تخلیه جرقه در انواع مختلف، از منابع نور تخلیه درخشان (لامپ های گریم، تخلیه در کاتد توخالی) نیز استفاده می شود. منابع خودکار ترکیبی توسعه یافته اند که در آنها از لامپ های تخلیه تابشی یا آنالایزرهای الکتروترمال برای تبخیر یا کندوپاش استفاده می شود و به عنوان مثال از پلاسماترون های فرکانس بالا برای بدست آوردن طیف استفاده می شود. در این صورت می توان شرایط تبخیر و برانگیختگی عناصر در حال تعیین را بهینه کرد.

هنگام آنالیز نمونه های مایع (محلول ها) بهترین نتایجبا استفاده از پلاسماترون های فرکانس بالا (HF) و فرکانس فوق العاده بالا (مایکروویو) که در یک اتمسفر بی اثر عمل می کنند، و همچنین با تجزیه و تحلیل فتومتریک شعله (نگاه کنید به) به دست می آیند. برای تثبیت دمای پلاسمای تخلیه در سطح بهینه، افزودنی‌های مواد به راحتی قابل یونیزاسیون، مانند فلزات قلیایی، معرفی می‌شوند. تخلیه HF با یک جفت القایی از پیکربندی حلقوی به ویژه با موفقیت استفاده می شود (شکل 1). این نواحی جذب انرژی RF و مناطق تحریک طیفی را از هم جدا می‌کند، که امکان افزایش چشمگیر راندمان تحریک و نسبت تحلیلی مفید سیگنال به نویز را فراهم می‌کند و بنابراین، به محدودیت‌های تشخیص بسیار پایین برای طیف وسیعی از عناصر دست می‌یابد. نمونه‌ها با استفاده از سمپاش‌های پنوماتیک یا (که معمولاً کمتر) اولتراسونیک هستند به منطقه تحریک وارد می‌شوند. هنگامی که با استفاده از HF و پلاسماترون های مایکروویو و فتومتری شعله تجزیه و تحلیل می شود، نسبی است انحراف معیار 0.01-0.03 است، که در برخی موارد امکان استفاده از تجزیه و تحلیل طیفی را به جای دقیق، اما زمان برتر و وقت گیرتر می کند. روش های شیمیاییتحلیل و بررسی.

برای تجزیه و تحلیل مخلوط های گاز، تاسیسات خلاء ویژه مورد نیاز است. طیف ها با استفاده از RF و تخلیه مایکروویو برانگیخته می شوند. با توجه به توسعه کروماتوگرافی گازی، این روش ها به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.

برنج. 1. پلاسماترون HF: 1-مشعل گاز اگزوز. منطقه تحریک 2 طیفی؛ 3-منطقه جذب انرژی HF. 4-سلف گرمایش; 5 ورودی گاز خنک کننده (نیتروژن، آرگون)؛ 6-ورودی گاز تشکیل دهنده پلاسما (آرگون). 7-ورودی نمونه اتمیزه (گاز حامل - آرگون).

هنگام تجزیه و تحلیل مواد با خلوص بالا، زمانی که لازم است عناصری که محتوای آنها کمتر از 10-5٪ باشد، و همچنین هنگام تجزیه و تحلیل مواد سمی و رادیواکتیو، نمونه ها از قبل درمان می شوند. به عنوان مثال، عناصری که تعیین می شوند به طور جزئی یا کامل از پایه جدا می شوند و به حجم کمتری از محلول منتقل می شوند یا به جرم کوچکتری از ماده ای که برای تجزیه و تحلیل راحت تر است اضافه می شوند. برای جداسازی اجزای نمونه، از تقطیر کسری پایه (کمتر ناخالصی)، جذب، رسوب، استخراج، کروماتوگرافی و تبادل یونی استفاده می شود. تجزیه و تحلیل طیفی با استفاده از لیست شده روش های شیمیاییغلظت نمونه معمولاً آنالیز طیفی شیمیایی نامیده می شود. عملیات اضافی جداسازی و غلظت عناصر در حال تعیین به طور قابل توجهی پیچیدگی و مدت زمان تجزیه و تحلیل را افزایش می دهد و دقت آن را بدتر می کند (انحراف استاندارد نسبی به مقادیر 0.2-0.3 می رسد)، اما محدودیت های تشخیص را 10-100 برابر کاهش می دهد.

یک حوزه خاص از تجزیه و تحلیل طیفی، تجزیه و تحلیل میکروطیفی (محلی) است. در این حالت، یک ریزحجم از ماده (عمق دهانه از ده‌ها میکرون تا چند میکرون) معمولاً توسط یک پالس لیزری که بر روی بخشی از سطح نمونه با قطر چند ده میکرون عمل می‌کند، تبخیر می‌شود. برای برانگیختن طیف ها، اغلب از تخلیه جرقه پالسی هماهنگ با پالس لیزر استفاده می شود. این روش در مطالعه مواد معدنی و متالورژی استفاده می شود.

طیف ها با استفاده از طیف نگار و طیف سنج (کوانتومتر) ثبت می شوند. انواع مختلفی از این دستگاه ها وجود دارد که از نظر دیافراگم، پراکندگی، وضوح و محدوده طیفی کاری متفاوت هستند. دیافراگم بزرگ برای ثبت تشعشعات ضعیف لازم است، پراکندگی زیاد برای جداسازی خطوط طیفی با طول موج های مشابه در هنگام تجزیه و تحلیل مواد با طیف چند خطی و همچنین برای افزایش حساسیت آنالیز ضروری است. توری های پراش (مسطح، مقعر، رزوه ای، هولوگرافیک، پروفیل) با چند صد تا چند هزار خط در میلی متر به عنوان دستگاه های پراکنده نور استفاده می شود.

طیف‌نگارها (شکل 2)، که طیف‌ها را روی صفحات عکاسی خاص یا (در موارد کمتر) روی فیلم‌های عکاسی ثبت می‌کنند، برای تجزیه و تحلیل طیفی کیفی ارجحیت دارند، زیرا به شما امکان می دهد کل طیف نمونه را به طور همزمان (در منطقه کار دستگاه) مطالعه کنید. با این حال، آنها همچنین برای استفاده می شوند آنالیز کمیبه دلیل ارزان بودن نسبی، در دسترس بودن و سهولت نگهداری. تیره شدن خطوط طیفی روی صفحات عکاسی با استفاده از میکروفتومتر (ریزدانسیومتر) اندازه گیری می شود. استفاده از رایانه یا ریزپردازنده فراهم می کند حالت خودکاراندازه گیری ها، پردازش نتایج و صدور آنها نتایج نهاییتحلیل و بررسی.

شکل 2. طراحی نوری طیف‌نگار: شکاف 1 ورودی. آینه 2 چرخشی؛ 3-آینه کروی; توری پراش 4; نورپردازی در مقیاس 5 نور; 6-مقیاس; بشقاب 7 عکس.

برنج. 3. نمودار کوانتومتر (از 40 کانال ضبط، تنها سه کانال نشان داده شده است): 1-polychromator; 2-گریتینگ پراش; 3-اسلات خروجی؛ ضریب 4-عکس الکترون; اسلات 5 ورودی؛ 6-سه پایه با منابع نور؛ 7 ژنراتور تخلیه جرقه و قوس؛ 8-دستگاه ضبط الکترونیکی; مجتمع کامپیوتری 9 کنترلی.

طیف‌سنج‌ها ضبط فوتوالکتریک سیگنال‌های تحلیلی را با استفاده از لوله‌های فتو ضرب‌کننده (PMT) با پردازش خودکار داده‌ها بر روی رایانه انجام می‌دهند. پلی کروماتورهای چند کاناله فوتوالکتریک (حداکثر 40 کانال یا بیشتر) در کوانتومتر (شکل 3) امکان ضبط همزمان خطوط تحلیلی همه عناصر تعیین شده ارائه شده توسط برنامه را فراهم می کند. هنگام استفاده از مونوکروماتورهای اسکن، تجزیه و تحلیل چند عنصری ارائه می شود سرعت بالااسکن در سراسر طیف مطابق با یک برنامه مشخص.

برای تعیین عناصر (C، S، P، As و غیره) که شدیدترین خطوط تحلیلی آنها در ناحیه UV طیف در طول موج‌های کمتر از 180-200 نانومتر قرار دارند، از طیف‌سنج‌های خلاء استفاده می‌شود.

هنگام استفاده از متر کوانتومی، مدت زمان تجزیه و تحلیل تا حد زیادی توسط روش های آماده سازی ماده اولیه برای تجزیه و تحلیل تعیین می شود. کاهش قابل توجهی در زمان آماده‌سازی نمونه با خودکار کردن زمان‌برترین مراحل - انحلال، رساندن محلول‌ها به یک ترکیب استاندارد، اکسیداسیون فلزات، آسیاب و اختلاط پودرها، نمونه‌برداری از یک جرم مشخص به دست می‌آید. در بسیاری از موارد، تجزیه و تحلیل طیفی چند عنصری در عرض چند دقیقه انجام می شود، به عنوان مثال: هنگام تجزیه و تحلیل محلول ها با استفاده از طیف سنج های فوتوالکتریک خودکار با پلاسماترون های RF یا هنگام تجزیه و تحلیل فلزات در طول فرآیند ذوب با تامین خودکار نمونه ها به منبع تابش.

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که چگونه از خواص اجرام سماوی دور مطلع هستیم؟

حتما می دانید که ما چنین دانشی را مدیون تحلیل طیفی هستیم. با این حال، ما اغلب سهم این روش در درک خود را دست کم می گیریم. ظهور تجزیه و تحلیل طیفی بسیاری از پارادایم های تثبیت شده در مورد ساختار و ویژگی های جهان ما را زیر و رو کرد.

به لطف تجزیه و تحلیل طیفی، ما ایده ای از مقیاس و عظمت فضا داریم. به لطف او، ما دیگر جهان را به کهکشان راه شیری محدود نمی کنیم. تجزیه و تحلیل طیفی تنوع زیادی از ستارگان را به ما نشان داد که از تولد، تکامل و مرگ آنها به ما می گوید. این روش اساس تقریباً تمام اکتشافات نجومی مدرن و حتی آینده است.

در مورد دست نیافتنی ها بیاموزید

همین دو قرن پیش، به طور کلی پذیرفته شد که ترکیب شیمیایی سیارات و ستارگان برای همیشه برای ما یک راز باقی خواهد ماند. در واقع، در ذهن آن سال ها، اشیاء فضایی همیشه برای ما غیر قابل دسترس خواهند ماند. در نتیجه، ما هرگز نمونه ای از هیچ ستاره یا سیاره ای نخواهیم داشت و هرگز از ترکیب آن مطلع نخواهیم شد. کشف تحلیل طیفی این تصور غلط را کاملاً رد کرد.

تجزیه و تحلیل طیفی به شما امکان می دهد از راه دور در مورد بسیاری از ویژگی های اجسام دور یاد بگیرید. طبیعتاً بدون چنین روشی، نجوم عملی مدرن به سادگی بی معنی است.

خطوط روی رنگین کمان

خطوط تاریک در طیف خورشید در سال 1802 توسط مخترع ولاستون مشاهده شد. با این حال، خود کاشف به طور خاص روی این خطوط متمرکز نبود. تحقیقات و طبقه بندی گسترده آنها در سال 1814 توسط Fraunhofer انجام شد. او در طول آزمایشات خود متوجه شد که خورشید، سیریوس، زهره و منابع نور مصنوعی مجموعه خطوط خاص خود را دارند. این بدان معناست که این خطوط تنها به منبع نور بستگی دارد. آنها را تحت تأثیر قرار نمی دهد اتمسفر زمینیا ویژگی های یک دستگاه نوری

ماهیت این خطوط در سال 1859 توسط فیزیکدان آلمانی Kirchhoff همراه با شیمیدان رابرت Bunsen کشف شد. آنها بین خطوط طیف خورشید و خطوط انتشار بخارات ارتباط برقرار کردند مواد مختلف. بنابراین آنها کشف انقلابی کردند که هر عنصر شیمیایی مجموعه ای از خطوط طیفی خاص خود را دارد. در نتیجه، با تابش هر جسمی می توان از ترکیب آن مطلع شد. اینگونه بود که تحلیل طیفی متولد شد.

در طول دهه های بعدی، بسیاری از عناصر شیمیایی از طریق تجزیه و تحلیل طیفی کشف شدند. اینها عبارتند از هلیوم، که برای اولین بار در خورشید کشف شد، و نام خود را به همین دلیل دریافت کرد. بنابراین، در ابتدا تصور می شد که این گاز منحصراً یک گاز خورشیدی است تا اینکه سه دهه بعد روی زمین کشف شد.

سه نوع طیف

چه چیزی این رفتار طیف را توضیح می دهد؟ پاسخ در ماهیت کوانتومی تابش نهفته است. همانطور که مشخص است، هنگامی که یک اتم انرژی الکترومغناطیسی را جذب می کند، الکترون بیرونی آن به سطح انرژی بالاتری حرکت می کند. به طور مشابه با تشعشع - به سطح پایین تر. هر اتم تفاوت خود را در سطوح انرژی دارد. از این رو فرکانس منحصر به فرد جذب و انتشار برای هر یک است عنصر شیمیایی.

در این فرکانس ها است که گاز ساطع و ساطع می کند. در عین حال سخت و اجسام مایعهنگامی که گرم می شوند، آنها یک طیف کامل، مستقل از ترکیب شیمیایی خود را منتشر می کنند. بنابراین طیف حاصل به سه نوع پیوسته، طیف خطی و طیف جذبی تقسیم می شود. بر این اساس، یک طیف پیوسته از جامدات و مایعات و یک طیف خطی از گازها منتشر می شود. طیف جذب زمانی مشاهده می شود که تشعشع پیوسته توسط گاز جذب شود. به عبارت دیگر، خطوط رنگارنگ در پس زمینه تیرهطیف خط با خطوط تیره در پس زمینه چند رنگی طیف جذب مطابقت دارد.

این طیف جذبی است که در خورشید مشاهده می شود، در حالی که گازهای گرم شده تابش با طیف خطی ساطع می کنند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که فتوسفر خورشید، اگرچه گاز است، اما نسبت به طیف نوری شفاف نیست. تصویر مشابهی در سایر ستارگان مشاهده شده است. جالب این است که در طول کامل خورشید گرفتگیطیف خورشید خطی می شود. در واقع، در این مورد از شفاف می آید لایه های بیرونیاو .

اصول طیف سنجی

تحلیل طیفی نوری در پیاده سازی فنی نسبتاً ساده است. کار آن بر اساس تجزیه تابش جسم مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل بیشتر طیف حاصل است. با استفاده از یک منشور شیشه ای، در سال 1671 اسحاق نیوتن اولین تجزیه "رسمی" نور را انجام داد. او همچنین کلمه «طیف» را وارد کاربرد علمی کرد. در واقع، در حالی که نور را به همین ترتیب تنظیم می کرد، ولاستون متوجه خطوط سیاه روی طیف شد. طیف نگارها نیز بر اساس این اصل عمل می کنند.

تجزیه نور همچنین می تواند با استفاده از توری های پراش رخ دهد. تجزیه و تحلیل بیشتر نور را می توان با استفاده از روش های مختلفی انجام داد. در ابتدا برای این کار از یک لوله مشاهده و سپس یک دوربین استفاده شد. امروزه طیف حاصل توسط ابزارهای الکترونیکی با دقت بالا مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.

تا اینجا ما در مورد طیف سنجی نوری صحبت کرده ایم. با این حال، تجزیه و تحلیل طیفی مدرن به این محدوده محدود نمی شود. در بسیاری از زمینه های علم و فناوری، تجزیه و تحلیل طیفی تقریباً همه انواع امواج الکترومغناطیسی - از رادیو تا اشعه ایکس - استفاده می شود. طبیعتاً چنین مطالعاتی با استفاده از روش های مختلفی انجام می شود. بدون روش‌های مختلف تحلیل طیفی، فیزیک، شیمی، پزشکی و البته ستاره‌شناسی مدرن را نمی‌شناسیم.

تحلیل طیفی در نجوم

همانطور که قبلا ذکر شد، از خورشید بود که مطالعه خطوط طیفی آغاز شد. بنابراین، جای تعجب نیست که مطالعه طیف ها بلافاصله کاربرد خود را در نجوم پیدا کرد.

البته اولین کاری که اخترشناسان شروع به انجام آن کردند استفاده از این روش برای مطالعه ترکیب ستارگان و سایر اجرام کیهانی بود. بنابراین، هر ستاره کلاس طیفی خود را به دست آورد که منعکس کننده دما و ترکیب جو آنها است. پارامترهای جو سیارات نیز مشخص شد. منظومه شمسی. ستاره شناسان به درک ماهیت سحابی های گازی و همچنین بسیاری از اجرام و پدیده های آسمانی دیگر نزدیک شده اند.

با این حال، با کمک تجزیه و تحلیل طیفی شما می توانید نه تنها در مورد ترکیب با کیفیتاشیاء.

سرعت را اندازه گیری کنید

اثر داپلر در نجوم اثر داپلر در نجوم

اثر داپلر به طور نظری توسط یک فیزیکدان اتریشی در سال 1840 توسعه یافت و به نام او نامگذاری شد. این تأثیر را می توان با گوش دادن به سوت قطار در حال عبور مشاهده کرد. صدای سوت قطاری که در حال نزدیک شدن است به طرز محسوسی با یک قطار در حال حرکت متفاوت است. این تقریباً چگونه اثر داپلر از نظر تئوری اثبات شد. اثر این است که برای ناظر، طول موج منبع متحرک مخدوش می شود. با دور شدن منبع افزایش می یابد و با نزدیک شدن کاهش می یابد. امواج الکترومغناطیسی دارای خاصیت مشابهی هستند.

با دور شدن منبع، تمام نوارهای تاریک در طیف انتشار آن به سمت قرمز تغییر می کند. آن ها تمام طول موج ها افزایش می یابد به همین ترتیب، هنگامی که منبع نزدیک می شود، آنها به سمت بنفش تغییر می کنند. بنابراین به یک مکمل عالی برای تجزیه و تحلیل طیفی تبدیل شده است. اکنون، از روی خطوط موجود در طیف، تشخیص آنچه قبلاً غیرممکن به نظر می رسید ممکن بود. سرعت اجرام فضایی را اندازه گیری کنید، پارامترهای مداری ستاره های دوتایی، سرعت چرخش سیارات و موارد دیگر را محاسبه کنید. نقش ویژهیک اثر "تغییر قرمز" در کیهان‌شناسی ایجاد کرد.

کشف دانشمند آمریکایی ادوین هابل با توسعه سیستم خورشید مرکزی جهان توسط کوپرنیک قابل مقایسه است. با مطالعه درخشندگی قیفاووس در سحابی های مختلف، او ثابت کرد که بسیاری از آنها بسیار دورتر از کهکشان راه شیری قرار دارند. هابل با مقایسه فواصل به دست آمده با طیف کهکشان ها قانون معروف خود را کشف کرد. بر اساس آن، فاصله کهکشان ها با سرعت حذف آنها از ما متناسب است. اگر چه قانون او تا حدودی با ایده های مدرن، کشف هابل دامنه کیهان را گسترش داد.

تجزیه و تحلیل طیفی و نجوم مدرن

امروزه تقریبا هیچ رصد نجومی بدون تجزیه و تحلیل طیفی رخ نمی دهد. با کمک آن سیارات فراخورشیدی جدید کشف می شوند و مرزهای کیهان گسترش می یابد. طیف سنج ها روی مریخ نوردها و کاوشگرهای بین سیاره ای، تلسکوپ های فضایی و ماهواره های تحقیقاتی حمل می شوند. در واقع، بدون تجزیه و تحلیل طیفی، نجوم مدرن وجود نخواهد داشت. ما همچنان به نور خالی و بی چهره ستارگان خیره می شدیم که هیچ چیز در مورد آن نمی دانستیم.

Kirchhoff و Bunsen اولین بار در سال 1859 تجزیه و تحلیل طیفی را انجام دادند. دو یک طیف سنجی ایجاد کردند که شبیه لوله است شکل نامنظم. در یک طرف یک سوراخ (کلیماتور) وجود داشت که پرتوهای نور مورد مطالعه به داخل آن می‌افتند. یک منشور در داخل لوله وجود داشت که پرتوها را منحرف می کرد و آنها را به سمت سوراخ دیگری در لوله هدایت می کرد. در خروجی، فیزیکدانان می‌توانستند نور را ببینند که به یک طیف تجزیه می‌شود.

دانشمندان تصمیم گرفتند آزمایشی را انجام دهند. پس از تاریک کردن اتاق و پوشاندن پنجره با پرده های ضخیم، شمعی را در نزدیکی شکاف کولیماتور روشن کردند و سپس قطعات را برداشتند. مواد مختلفو آنها را وارد شعله شمع کرد و مشاهده کرد که آیا طیف تغییر می کند یا خیر. و معلوم شد که بخارات داغ هر ماده طیف های مختلفی می دهد! از آنجایی که منشور به شدت پرتوها را از هم جدا می کرد و اجازه نمی داد آنها روی یکدیگر همپوشانی داشته باشند، شناسایی دقیق ماده از طیف حاصل امکان پذیر بود.

کیرشهوف متعاقباً طیف خورشید را تجزیه و تحلیل کرد و متوجه شد که عناصر شیمیایی خاصی در کروموسفر آن وجود دارد. این باعث پیدایش اخترفیزیک شد.

ویژگی های آنالیز طیفی

برای انجام تجزیه و تحلیل طیفی، مقدار بسیار کمی از ماده مورد نیاز است. این روش بسیار حساس و بسیار سریع است، که نه تنها امکان استفاده از آن را برای طیف گسترده ای از نیازها، بلکه گاهی اوقات آن را به سادگی غیر قابل تعویض می کند. مطمئناً مشخص است که هر جدول تناوبی یک طیف خاص را منتشر می کند ، فقط برای او ، بنابراین ، با تجزیه و تحلیل طیفی به درستی انجام شده ، اشتباه تقریباً غیرممکن است.

انواع آنالیز طیفی

آنالیز طیفی می تواند اتمی یا مولکولی باشد. با استفاده از تجزیه و تحلیل اتمی، می توان به ترتیب، ترکیب اتمی یک ماده و از طریق تجزیه و تحلیل مولکولی، ترکیب مولکولی را آشکار کرد.

دو روش برای اندازه گیری طیف وجود دارد: انتشار و جذب. تجزیه و تحلیل طیفی گسیلی با مطالعه طیفی که اتم ها یا مولکول های انتخاب شده منتشر می کنند انجام می شود. برای این کار باید به آنها انرژی داده شود، یعنی آنها را هیجان زده کنند. برعکس، تجزیه و تحلیل جذب با استفاده از طیف جذب مطالعه الکترومغناطیسی با هدف اشیاء انجام می شود.

از طریق تحلیل طیفی می توان انواع مختلفی را اندازه گیری کرد ویژگی های مختلفمواد، ذرات یا حتی بزرگ بدن های فیزیکی(به عنوان مثال، اشیاء فضایی). به همین دلیل است که تجزیه و تحلیل طیفی به بیشتر تقسیم می شود روش های مختلف. برای به دست آوردن نتیجه مورد نیاز برای یک کار خاص، باید تجهیزات، طول موج برای مطالعه طیف و همچنین خود منطقه طیفی را به درستی انتخاب کنید.

کاربرد تحلیل طیفی

روشی که ارزشمندترین و متنوع ترین اطلاعات را در مورد اجرام آسمانی ارائه می دهد، تجزیه و تحلیل طیفی است. این به شما امکان می دهد از تجزیه و تحلیل نور ترکیب شیمیایی کمی و کیفی ستاره، دمای آن، حضور و قدرت میدان مغناطیسی، سرعت حرکت در امتداد خط دید و موارد دیگر را تعیین کنید.

تجزیه و تحلیل طیفی بر اساس تجزیه نور سفید به اجزای آن است. اگر یک پرتو نور به سمت وجه جانبی یک منشور سه‌وجهی هدایت شود، آنگاه اجزاء در شیشه به روش‌های مختلف شکست می‌شوند. نور سفیدپرتوها یک نوار رنگین کمانی بر روی صفحه نمایش به نام طیف ایجاد می کنند. در طیف، همه رنگ ها همیشه در یک نظم خاص قرار دارند.

همانطور که می دانید نور به شکل امواج الکترومغناطیسی حرکت می کند. هر رنگ مربوط به طول خاصی است موج الکترومغناطیسی. طول موج در طیف از پرتوهای قرمز به پرتوهای بنفش از تقریباً 0.7 تا 0.4 میکرومتر کاهش می یابد. فراتر از پرتوهای بنفش طیف قرار دارد پرتو های فرابنفش, با چشم نامرئی، اما در صفحه عکاسی عمل می کند. آنها حتی طول موج کوتاه تری دارند اشعه ایکس. تابش اشعه ایکس از اجرام آسمانی که برای درک ماهیت آنها مهم است، توسط جو زمین مسدود می شود.

فراتر از پرتوهای قرمز طیف، ناحیه پرتوهای مادون قرمز است. آنها نامرئی هستند، اما روی صفحات عکاسی خاص نیز عمل می کنند. مشاهدات طیفی معمولاً به معنای مشاهدات در محدوده از مادون قرمز تا اشعه ماوراء بنفش است.

برای مطالعه طیف ها از ابزارهایی به نام طیف سنجی و طیف نگار استفاده می شود. طیف با یک طیف سنجی بررسی می شود و با یک طیف نگار عکس می گیرد. عکس یک طیف را طیف نگار می نامند.

وجود داشته باشد انواع زیرطیف:

یک طیف پیوسته یا پیوسته به شکل یک نوار رنگین کمان توسط اجسام داغ جامد و مایع (زغال سنگ، رشته لامپ الکتریکی) و توده های نسبتاً متراکم گاز تولید می شود.

یک طیف خطی از تابش توسط گازها و بخارات کمیاب تولید می شود که به شدت گرم یا تحت تأثیر یک تخلیه الکترومغناطیسی باشد. هر گاز مجموعه ای دقیق از طول موج ها را ساطع می کند و یک طیف خطی مشخصه یک عنصر شیمیایی خاص را تولید می کند. تغییرات شدید در حالت یک گاز یا شرایط درخشندگی آن، مانند گرم شدن یا یونیزاسیون، باعث تغییرات خاصی در طیف گاز معین می شود.

جداول با فهرستی از خطوط هر گاز و روشنایی هر خط تهیه شده است. به عنوان مثال، در طیف سدیم، دو خط زرد به ویژه روشن است.

مشخص شده است که طیف یک اتم یا مولکول با ساختار آنها مرتبط است و منعکس کننده تغییرات خاصی است که در طول فرآیند درخشش در آنها رخ می دهد.

یک طیف جذب خطی توسط گازها و بخارات تولید می شود که نور روشن یا روشن تری پشت آنها وجود داشته باشد. چشمه آب گرمدادن یک طیف پیوسته طیف جذبی یک طیف پیوسته است که توسط خطوط تیره بریده می شود، که در همان مکان هایی قرار دارند که خطوط روشن ذاتی یک گاز معین باید قرار گیرند.

طیف های گسیلی امکان تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی گازهایی را که نور ساطع یا جذب می کنند، بدون توجه به اینکه در آزمایشگاه هستند یا روی یک جرم آسمانی، ممکن می سازد. تعداد اتم ها یا مولکول هایی که در خط دید ما قرار دارند، ساطع یا جذب می کنند، با شدت خطوط تعیین می شود. هر چه تعداد اتم ها بیشتر باشد، خط روشن تر یا در طیف جذب تیره تر است. خورشید و ستارگان توسط خطوط جذب اتمسفر گازی احاطه شده اند که هنگام عبور نور از جو ستارگان ایجاد می شوند. بنابراین طیف خورشید و ستارگان طیف جذبی هستند.

باید به خاطر داشت که تجزیه و تحلیل طیفی به فرد اجازه می دهد تا ترکیب شیمیایی گازهای خود نورانی یا جذب کننده تشعشع را تعیین کند. ترکیب شیمیایی جامدنمی توان با استفاده از تجزیه و تحلیل طیفی تعیین کرد.