Što je nadphn u biologiji. Dehidrogenaze su enzimi klase oksidoreduktaza (ovisni o piridinu, ovisni o flavinu, aerobni i anaerobni tipovi, fiziologija, biokemija)
U sedamnaestom stoljeću, označavajući ukupnost svih značenja bilo kojeg fizička količina. Energija, masa, optičko zračenje. Upravo se na potonje često misli kada se govori o spektru svjetlosti. Točnije, svjetlosni spektar je skup vrpci optičkog zračenja različite frekvencije, od kojih neke možemo vidjeti svaki dan u svijetu oko nas, dok su neke od njih nedostupne golom oku. Ovisno o mogućnosti percepcije ljudskim okom, spektar svjetlosti je podijeljen na vidljivi i nevidljivi dio. Potonji je pak izložen infracrvenom i ultraljubičastom svjetlu.
Vrste spektara
Postoje također različiti tipovi spektri. Postoje tri takva, ovisno o spektralnoj gustoći intenziteta zračenja. Spektri mogu biti kontinuirani, linijski ili prugasti. Vrste spektara određuju se pomoću
Kontinuirani spektar
Kontinuirani spektar tvore krute tvari ili plinovi zagrijani na visoku temperaturu. visoka gustoća. Dobro poznata duga od sedam boja izravan je primjer neprekidnog spektra.
Linijski spektar
Također predstavlja vrste spektra i dolazi od bilo koje tvari u plinovitom atomskom stanju. Ovdje je važno napomenuti da je u atomskom, a ne u molekularnom smislu. Ovaj spektar osigurava iznimno nisku međusobnu interakciju atoma. Budući da međudjelovanja nema, atomi emitiraju valove trajno iste duljine. Primjer takvog spektra je sjaj plinova zagrijanih na visoku temperaturu.
Spektar trake
Prugasti spektar vizualno predstavlja pojedinačne trake, jasno razgraničene prilično tamnim intervalima. Štoviše, svaki od ovih pojaseva nije zračenje strogo određene frekvencije, već se sastoji od velika količina svjetlosne linije smještene blizu jedna drugoj. Primjer takvih spektara, kao u slučaju linijskih spektara, je sjaj para na visoka temperatura. No, njih više ne stvaraju atomi, već molekule koje imaju izuzetno blisku zajedničku vezu, što uzrokuje takav sjaj.
Apsorpcijski spektar
Međutim, vrste spektra tu ne završavaju. Osim toga, postoji još jedan tip poznat kao apsorpcijski spektar. U spektralnoj analizi, apsorpcijski spektar su tamne linije na pozadini kontinuiranog spektra i, u biti, apsorpcijski spektar je izraz ovisnosti o brzini apsorpcije tvari, koja može biti više ili manje visoka.
Iako postoji širok raspon eksperimentalni pristupi mjerenju apsorpcijskih spektara. Najčešći je pokus u kojem se generirani snop zračenja propušta kroz ohlađeni (tako da nema međudjelovanja čestica, a samim tim i sjaja) plin, nakon čega se određuje intenzitet zračenja koje kroz njega prolazi. Prenesena energija može se koristiti za izračunavanje apsorpcije.
Spektralna analiza, metoda za kvalitativno i kvantitativno određivanje sastava tvari, koja se temelji na proučavanju njihovog spektra emisije, apsorpcije, refleksije i luminescencije. Razlikovati atomske i molekularne spektralna analiza, čiji su zadaci odrediti elementarni i molekularni sastav tvari. Emisija spektralna analiza provodi se korištenjem emisijskih spektara pobuđenih atoma, iona ili molekula različiti putevi, apsorpcija spektralna analiza- apsorpcijskim spektrima elektromagnetska radijacija analizirani objekti (vidi Apsorpcijska spektroskopija). Ovisno o svrsi istraživanja, svojstvima analizirane tvari, specifičnostima korištenih spektara, području valnih duljina i drugim čimbenicima, tijek analize, oprema, metode mjerenja spektra i mjeriteljske karakteristike rezultata uvelike variraju. Prema tome spektralna analiza podijeljen na broj neovisne metode(vidi posebno refleksijska spektroskopija, ultraljubičasta spektroskopija, ).
Često pod spektralna analiza razumjeti samo spektralna analiza atomske emisije (AESA) - metoda elementarne analize koja se temelji na proučavanju spektra emisije slobodnih atoma i iona u plinovitoj fazi u rasponu valnih duljina 150-800 nm (vidi).
Uzorak ispitivane tvari unosi se u izvor zračenja, gdje isparava, disocira molekule i pobuđuje nastale atome (ione). Potonji emitiraju karakteristično zračenje, koje ulazi u uređaj za snimanje spektralnog instrumenta.
U kvalitativnoj spektralnoj analizi spektri uzoraka uspoređuju se sa spektrima poznatih elemenata danih u pripadajućim atlasima i tablicama spektralnih linija i tako se utvrđuje elementarni sastav analizirane tvari. U kvantitativnoj analizi količina (koncentracija) željenog elementa u analiziranoj tvari određena je ovisnošću o veličini analitičkog signala (gustoća zatamnjenja ili optička gustoća analitičke linije na fotografskoj ploči; svjetlosni tok prema fotoelektričnom prijamniku ) željenog elementa na njegov sadržaj u uzorku. Tu ovisnost na složen način određuju mnogi čimbenici koje je teško kontrolirati (nasipni sastav uzoraka, njihova struktura, disperzija, parametri izvora pobude spektra, nestabilnost uređaja za snimanje, svojstva fotografskih ploča itd.). ). Stoga se za njezino utvrđivanje u pravilu za umjeravanje koristi skup uzoraka koji su po bruto sastavu i strukturi što bliži tvari koja se analizira i sadrže poznate količine elemenata koji se određuju. Takvi uzorci mogu poslužiti kao posebno pripremljeni metalni materijali. legure, smjese tvari, otopine, uklj. a proizvodi ih industrija. Da biste uklonili utjecaj na rezultate analize neizbježnih razlika u svojstvima analiziranih i standardnih uzoraka, koristite različite tehnike; na primjer, uspoređuju spektralne linije elementa koji se određuje i tzv. referentnog elementa, koji je sličan u kemijskim i fizička svojstva do definiranog. Kada analizirate materijale iste vrste, možete koristiti iste kalibracijske ovisnosti, koje se povremeno prilagođavaju korištenjem verifikacijskih uzoraka.
Osjetljivost i točnost spektralne analize uglavnom ovise o fizičke karakteristike izvori zračenja (pobuda spektra) - temperatura, koncentracija elektrona, vrijeme zadržavanja atoma u zoni pobude spektra, stabilnost moda izvora i dr. Za rješavanje specifičnog analitičkog problema potrebno je odabrati prikladan izvor zračenja, optimizirati njegove karakteristike različitim tehnikama - uporabom inertne atmosfere, primjenom magnetsko polje, uvođenje posebnih tvari koje stabiliziraju temperaturu pražnjenja, stupanj ionizacije atoma, procese difuzije na optimalnoj razini itd. Zbog raznolikosti čimbenika koji međusobno utječu, često se koriste metode matematičkog planiranja pokusa.
Prilikom analiziranja čvrste tvari Najčešće se koriste lučna (istosmjerna i izmjenična struja) i iskričasta pražnjenja koja se napajaju posebno dizajniranim stabilizirajućim generatorima (često elektronički upravljanim). Također su stvoreni univerzalni generatori, uz pomoć kojih se dobivaju pražnjenja različiti tipovi s promjenjivim parametrima koji utječu na učinkovitost ekscitacijskih procesa uzoraka koji se proučavaju. Čvrsti električno vodljivi uzorak može izravno poslužiti kao elektroda za luk ili iskru; Nevodljivi čvrsti uzorci i prahovi stavljaju se u udubljenja ugljičnih elektroda jedne ili druge konfiguracije. U ovom slučaju, i potpuno isparavanje (raspršivanje) analizirane tvari i djelomično isparavanje potonjeg i pobuđivanje komponenata uzorka provode se u skladu s njihovim fizičkim i kemijska svojstva, čime se poboljšava osjetljivost i točnost analize. Kako bi se poboljšao učinak frakcioniranja isparavanjem, naširoko se koriste dodaci analiziranoj tvari reagensa, koji potiču stvaranje vrlo hlapljivih spojeva (fluorida, klorida, sulfida itd.) određenih elemenata pod visokom temperaturom [(5-7) ·10 3 K] uvjeti ugljenog luka. Za analizu geoloških uzoraka u obliku praha široko se koristi metoda prskanja ili upuhivanja uzoraka u zonu pražnjenja ugljičnog luka.
Pri analizi metalurških uzoraka, uz iskričasto pražnjenje raznih vrsta, koriste se i izvori svjetlosti s tinjajućim pražnjenjem (Grimove lampe, pražnjenje u šupljoj katodi). Razvijeni su kombinirani automatizirani izvori u kojima se za isparavanje ili raspršivanje koriste žarulje s tinjajućim pražnjenjem ili elektrotermički analizatori, a za dobivanje spektra, primjerice, visokofrekventni plazmatroni. U ovom slučaju moguće je optimizirati uvjete za isparavanje i pobuđivanje elemenata koji se određuju.
Prilikom analize tekućih uzoraka (otopina) najbolje rezultate dobivaju se korištenjem visokofrekventnih (HF) i ultravisokofrekventnih (mikrovalnih) plazmatrona koji rade u inertnoj atmosferi, kao i plamenom fotometrijskom analizom (vidi). Da bi se temperatura plazme pražnjenja stabilizirala na optimalnoj razini, uvode se aditivi tvari koje se lako ioniziraju, kao što su alkalijski metali. Posebno se uspješno koristi VF izboj s induktivnom spregom toroidalne konfiguracije (slika 1). Odvaja apsorpciju RF energije i zone spektralne pobude, što omogućuje dramatično povećanje učinkovitosti pobude i korisnog analitičkog omjera signala i šuma i, na taj način, postizanje vrlo niskih granica detekcije za širok raspon elemenata. Uzorci se unose u zonu ekscitacije pomoću pneumatskih ili (rjeđe) ultrazvučnih raspršivača. Kada se analizira pomoću HF i mikrovalnog plazmatrona i plamene fotometrije, relativna standardna devijacija je 0,01-0,03, što u nekim slučajevima omogućuje korištenje spektralne analize umjesto točne, ali više radno intenzivne i dugotrajne kemijske metode analiza.
Za analizu plinskih smjesa potrebne su posebne vakuumske instalacije; spektri se pobuđuju pomoću RF i mikrovalnih izboja. Zbog razvoja plinske kromatografije ove se metode rijetko koriste.
Riža. 1. HF plazmatron: 1-ispušni plamenik; 2-spektar ekscitacijske zone; 3-zona apsorpcije VF energije; 4-induktor grijanja; 5-ulaz rashladnog plina (dušik, argon); 6-ulaz plina koji stvara plazmu (argon); 7-unos atomiziranog uzorka (plin nosilac - argon).
Kod analize tvari visoke čistoće, kada je potrebno odrediti elemente čiji je sadržaj manji od 10 -5%, kao i kod analize otrovnih i radioaktivnih tvari, uzorci se prethodno tretiraju; na primjer, elementi koji se određuju djelomično ili potpuno se odvajaju od baze i prenose u manji volumen otopine ili dodaju u manju masu tvari pogodnije za analizu. Za odvajanje komponenti uzorka koriste se frakcijska destilacija baze (rjeđe nečistoće), adsorpcija, taloženje, ekstrakcija, kromatografija i ionska izmjena. Spektralna analiza korištenjem navedenih kemijske metode Koncentracija uzorka obično se naziva kemijska spektralna analiza. Dodatne operacije odvajanja i koncentracije elemenata koji se određuju značajno povećavaju složenost i trajanje analize i pogoršavaju njezinu točnost (relativna standardna devijacija doseže vrijednosti od 0,2-0,3), ali smanjuju granice detekcije za 10-100 puta.
Posebno područje spektralne analize je mikrospektralna (lokalna) analiza. U tom slučaju, mikrovolumen tvari (dubina kratera od desetaka mikrona do nekoliko mikrona) obično se isparava laserskim pulsom koji djeluje na dio površine uzorka promjera nekoliko desetaka mikrona. Za pobuđivanje spektra najčešće se koristi pulsno iskrište sinkronizirano s laserskim impulsom. Metoda se koristi u proučavanju minerala i metalurgije.
Spektri se snimaju spektrografima i spektrometrima (kvantometrima). Postoji mnogo vrsta ovih uređaja, koji se razlikuju po otvoru blende, disperziji, razlučivosti i radnom spektralnom rasponu. Veliki otvor nužan je za snimanje slabih zračenja, velika disperzija je potrebna za odvajanje spektralnih linija sličnih valnih duljina pri analizi tvari s višelinijskim spektrom, kao i za povećanje osjetljivosti analize. Kao uređaji za raspršivanje svjetlosti koriste se difrakcijske rešetke (ravne, konkavne, navojne, holografske, profilirane) s nekoliko stotina do nekoliko tisuća linija po milimetru, a znatno rjeđe kvarcne ili staklene prizme.
Za kvalitativnu spektralnu analizu poželjniji su spektrografi (slika 2), koji bilježe spektre na posebnim fotografskim pločama ili (rjeđe) na fotografskim filmovima, jer omogućuju vam proučavanje cijelog spektra uzorka odjednom (u radnom području uređaja); no koriste se i za kvantitativna analiza zbog relativno jeftine, dostupnosti i jednostavnosti održavanja. Zatamnjenje spektralnih linija na fotografskim pločama mjeri se pomoću mikrofotometara (mikrodenzitometara). Korištenje računala ili mikroprocesora osigurava automatski način rada mjerenja, obrada njihovih rezultata i izdavanje konačni rezultati analiza.
sl.2. Optička izvedba spektrografa: 1-ulazni prorez; 2-okretno ogledalo; 3-sferno zrcalo; 4-difrakcijska rešetka; 5-svjetlosna ljestvica osvjetljenja; 6-ljestvica; 7-foto ploča.
Riža. 3. Dijagram kvantometra (od 40 kanala snimanja prikazana su samo tri): 1-polikromator; 2-difrakcijske rešetke; 3-izlazni utori; 4-foto-elektronski množitelj; 5-ulazni prorezi; 6-stativi s izvorima svjetlosti; 7 generatora iskre i lučnog pražnjenja; 8-elektronički uređaj za snimanje; 9-kontrolni računalni kompleks.
Spektrometri provode fotoelektrično snimanje analitičkih signala pomoću fotomultiplikatorskih cijevi (PMT) uz automatsku obradu podataka na računalu. Fotoelektrični višekanalni (do 40 kanala ili više) polikromatori u kvantometrima (slika 3) omogućuju istovremeno snimanje analitičkih linija svih određenih elemenata predviđenih programom. Kada se koriste skenirajući monokromatori, omogućena je analiza više elemenata velika brzina skeniranje preko spektra u skladu sa zadanim programom.
Za određivanje elemenata (C, S, P, As, itd.), čije se najintenzivnije analitičke linije nalaze u UV području spektra na valnim duljinama manjim od 180-200 nm, koriste se vakuumski spektrometri.
Kod korištenja kvantnih mjerača trajanje analize je u velikoj mjeri određeno postupcima pripreme polaznog materijala za analizu. Značajno smanjenje vremena pripreme uzorka postiže se automatizacijom najdugotrajnijih faza - otapanje, dovođenje otopina do standardnog sastava, oksidacija metala, mljevenje i miješanje prahova, uzimanje uzoraka zadane mase. U mnogim slučajevima višeelementna spektralna analiza izvodi se unutar nekoliko minuta, na primjer: kada se analiziraju otopine pomoću automatiziranih fotoelektričnih spektrometara s RF plazmatronima ili kada se analiziraju metali tijekom procesa taljenja s automatskim dovođenjem uzoraka u izvor zračenja.
Jeste li ikada razmišljali o tome kako znamo za svojstva udaljenih nebeskih tijela?
Sigurno znate da takvo znanje dugujemo spektralnoj analizi. Međutim, često podcjenjujemo doprinos ove metode samom razumijevanju. Pojava spektralne analize preokrenula je mnoge ustaljene paradigme o strukturi i svojstvima našeg svijeta.
Zahvaljujući spektralnoj analizi, imamo ideju o veličini i veličini prostora. Zahvaljujući njemu, više ne ograničavamo Svemir na Mliječnu stazu. Spektralna analiza otkrila nam je veliku raznolikost zvijezda, govoreći nam o njihovom rođenju, evoluciji i smrti. Ova metoda je temelj gotovo svih modernih, pa čak i budućih astronomskih otkrića.
Učite o nedostižnom
Prije dva stoljeća bilo je općeprihvaćeno da će nam kemijski sastav planeta i zvijezda zauvijek ostati misterij. Doista, u glavama tih godina, svemirski objekti će nam uvijek ostati nedostupni. Posljedično, nikada nećemo dobiti uzorak bilo koje zvijezde ili planeta i nikada nećemo znati njihov sastav. Otkriće spektralne analize potpuno je opovrglo ovu zabludu.
Spektralna analiza omogućuje vam daljinsko učenje o mnogim svojstvima udaljenih objekata. Naravno, bez takve metode moderna praktična astronomija je jednostavno besmislena.
Linije na dugi
Tamne linije na spektru Sunca uočio je još 1802. godine izumitelj Wollaston. Međutim, sam pronalazač nije bio posebno fiksiran na ove linije. Njihovo opsežno istraživanje i klasifikaciju proveo je 1814. godine Fraunhofer. Tijekom svojih pokusa primijetio je da Sunce, Sirius, Venera i umjetni izvori svjetlosti imaju vlastiti niz linija. To je značilo da te linije ovise isključivo o izvoru svjetlosti. Ne utječe na njih zemljina atmosfera ili svojstva optičkog uređaja.
Prirodu ovih linija otkrio je 1859. njemački fizičar Kirchhoff zajedno s kemičarom Robertom Bunsenom. Utvrdili su vezu između linija u spektru Sunca i emisijskih linija para razne tvari. Tako su došli do revolucionarnog otkrića da svaki kemijski element ima svoj skup spektralnih linija. Prema tome, zračenjem bilo kojeg objekta može se saznati njegov sastav. Tako je nastala spektralna analiza.
Tijekom sljedećih desetljeća spektralnom analizom otkriveni su mnogi kemijski elementi. Tu spada i helij koji je prvi put otkriven na Suncu, po čemu je i dobio ime. Stoga se isprva mislilo da je riječ isključivo o solarnom plinu sve dok tri desetljeća kasnije nije otkriven na Zemlji.
Tri vrste spektra
Što objašnjava ovakvo ponašanje spektra? Odgovor leži u kvantnoj prirodi zračenja. Kao što je poznato, kada atom apsorbira elektromagnetsku energiju, njegov vanjski elektron prelazi na višu energetsku razinu. Slično je i sa zračenjem – na nižu razinu. Svaki atom ima vlastitu razliku u energetskim razinama. Otuda jedinstvena frekvencija apsorpcije i emisije za svaku kemijski element.
Upravo na tim frekvencijama plin emitira i emitira. U isto vrijeme, teško i tečna tijela kada se zagriju, emitiraju cijeli spektar, neovisno o njihovom kemijskom sastavu. Stoga se dobiveni spektar dijeli na tri tipa: kontinuirani, linijski spektar i apsorpcijski spektar. Prema tome, kontinuirani spektar emitiraju krutine i tekućine, a linijski spektar emitiraju plinovi. Apsorpcijski spektar promatra se kada kontinuirano zračenje apsorbira plin. Drugim riječima, šarene linije na tamna pozadina linijski spektar će odgovarati tamnim linijama na raznobojnoj pozadini apsorpcijskog spektra.
Na Suncu se opaža apsorpcijski spektar, dok zagrijani plinovi emitiraju zračenje linijskog spektra. To se objašnjava činjenicom da fotosfera Sunca, iako je plin, nije prozirna za optički spektar. Slična se slika opaža i kod drugih zvijezda. Zanimljivo je da tijekom pune pomrčina Sunca spektar Sunca postaje linijast. Doista, u ovom slučaju dolazi od prozirnog vanjski slojevi nju .
Principi spektroskopije
Optička spektralna analiza relativno je jednostavna u tehničkoj izvedbi. Njegov rad temelji se na razgradnji zračenja predmeta koji se proučava i daljnjoj analizi dobivenog spektra. Koristeći staklenu prizmu, Isaac Newton je 1671. izvršio prvu "službenu" dekompoziciju svjetlosti. Također je u znanstvenu upotrebu uveo riječ "spektar". Zapravo, raspoređujući svjetlost na isti način, Wollaston je primijetio crne linije na spektru. Na ovom principu rade i spektrografi.
Razlaganje svjetlosti također se može dogoditi korištenjem difrakcijskih rešetki. Daljnja analiza svjetla može se provesti pomoću različitih metoda. U početku je za to korištena promatračka cijev, a zatim kamera. Danas se dobiveni spektar analizira visokopreciznim elektroničkim instrumentima.
Do sada smo govorili o optičkoj spektroskopiji. Međutim, moderna spektralna analiza nije ograničena na ovaj raspon. U mnogim područjima znanosti i tehnologije koristi se spektralna analiza gotovo svih vrsta elektromagnetskih valova - od radijskih do rendgenskih zraka. Naravno, takva se istraživanja provode različitim metodama. Bez raznih metoda spektralne analize ne bismo poznavali modernu fiziku, kemiju, medicinu i, naravno, astronomiju.
Spektralna analiza u astronomiji
Kao što je ranije spomenuto, od Sunca je počelo proučavanje spektralnih linija. Stoga ne čudi da je proučavanje spektra odmah našlo svoju primjenu u astronomiji.
Naravno, prvo što su astronomi počeli raditi bila je koristiti ovu metodu za proučavanje sastava zvijezda i drugih kozmičkih objekata. Tako je svaka zvijezda dobila vlastitu spektralnu klasu, koja odražava temperaturu i sastav njihove atmosfere. Postali su poznati i parametri atmosfere planeta. Sunčev sustav. Astronomi su se približili razumijevanju prirode plinskih maglica, kao i mnogih drugih nebeskih objekata i pojava.
Međutim, uz pomoć spektralne analize možete naučiti ne samo o kvalitetan sastav objekti.
Izmjeri brzinu
Doppler efekt u astronomiji Doppler efekt u astronomiji
Dopplerov efekt teorijski je razvio austrijski fizičar 1840. godine, po kojem je i dobio ime. Ovaj se učinak može primijetiti slušanjem zvižduka vlaka u prolazu. Visina zvižduka vlaka koji se približava bitno će se razlikovati od zvuka zvižduka vlaka u pokretu. Otprilike tako je teoretski dokazan Dopplerov efekt. Učinak je da je za promatrača valna duljina izvora koji se kreće iskrivljena. Povećava se kako se izvor udaljava, a smanjuje kako se približava. Slično svojstvo imaju i elektromagnetski valovi.
Kako se izvor udaljava, sve tamne trake u njegovom spektru emisije pomiču se na crvenu stranu. Oni. sve valne duljine se povećavaju. Na isti način, kada se izvor približi, pomiču se na ljubičastu stranu. Tako je postao izvrstan dodatak spektralnoj analizi. Sada je iz linija u spektru bilo moguće prepoznati ono što se prije činilo nemogućim. Izmjerite brzinu svemirskih tijela, izračunajte orbitalne parametre dvostrukih zvijezda, brzinu rotacije planeta i još mnogo toga. Posebna uloga proizvela je efekt "crvenog pomaka" u kozmologiji.
Otkriće američkog znanstvenika Edwina Hubblea usporedivo je s Kopernikovim razvojem heliocentričnog sustava svijeta. Proučavajući sjaj cefeida u raznim maglicama, dokazao je da se mnoge od njih nalaze mnogo dalje od Mliječnog puta. Uspoređujući dobivene udaljenosti sa spektrima galaksija, Hubble je otkrio svoj poznati zakon. Prema njemu, udaljenost galaksija proporcionalna je brzini njihovog udaljavanja od nas. Iako se njegov zakon donekle razlikuje od moderne ideje, Hubbleovo otkriće proširilo je opseg Svemira.
Spektralna analiza i moderna astronomija
Danas se gotovo nijedno astronomsko promatranje ne događa bez spektralne analize. Uz njegovu pomoć otkrivaju se novi egzoplanete i proširuju granice Svemira. Spektrometri se nose na roverima za Mars i međuplanetarnim sondama, svemirskim teleskopima i istraživačkim satelitima. Zapravo, bez spektralne analize ne bi bilo moderne astronomije. Nastavili bismo gledati u praznu, bezličnu svjetlost zvijezda, o kojoj ništa ne bismo znali.
Kirchhoff i Bunsen prvi su pokušali spektralnu analizu davne 1859. Dva su stvorila spektroskop koji izgleda kao cijev nepravilnog oblika. S jedne strane nalazila se rupa (kolimator) u koju su padale proučavane svjetlosne zrake. Unutar cijevi nalazila se prizma koja je odbijala zrake i usmjeravala ih prema drugom otvoru u cijevi. Na izlazu su fizičari mogli vidjeti svjetlost razloženu u spektar.
Znanstvenici su odlučili provesti eksperiment. Zamračivši sobu i prekrivši prozor debelim zavjesama, zapalili su svijeću u blizini proreza kolimatora, a zatim uzeli komade različite tvari i uveo ih u plamen svijeće, promatrajući mijenja li se spektar. I pokazalo se da vruće pare svake tvari daju različite spektre! Budući da je prizma strogo razdvajala zrake i nije dopuštala da se preklapaju, bilo je moguće točno identificirati tvar iz dobivenog spektra.
Kirchhoff je naknadno analizirao spektar Sunca, otkrivši da su određeni kemijski elementi prisutni u njegovoj kromosferi. To je dovelo do astrofizike.
Značajke spektralne analize
Za provođenje spektralne analize potrebna je vrlo mala količina tvari. Ova je metoda iznimno osjetljiva i vrlo brza, što omogućuje ne samo korištenje za široku paletu potreba, već ju ponekad čini jednostavno nezamjenjivom. Pouzdano se zna da svaki periodni sustav emitira poseban spektar, samo za njega samog, stoga je uz ispravno provedenu spektralnu analizu gotovo nemoguće pogriješiti.
Vrste spektralne analize
Spektralna analiza može biti atomska i molekularna. Pomoću atomske analize može se otkriti atomski sastav tvari, a pomoću molekularne analize molekularni sastav.
Postoje dva načina mjerenja spektra: emisija i apsorpcija. Spektralna analiza emisije provodi se proučavanjem spektra koji emitiraju odabrani atomi ili molekule. Za to im treba dati energiju, odnosno uzbuditi ih. Apsorpcijska analiza, naprotiv, provodi se korištenjem apsorpcijskog spektra elektromagnetske studije usmjerene na objekte.
Kroz spektralnu analizu moguće je izmjeriti niz razne karakteristike tvari, čestice ili čak velike fizička tijela(na primjer, svemirski objekti). Zato se spektralna analiza dalje dijeli na razne metode. Da biste dobili rezultat potreban za određeni zadatak, morate pravilno odabrati opremu, valnu duljinu za proučavanje spektra, kao i samu spektralnu regiju.
Primjena spektralne analize
Metoda koja daje vrijedne i najrazličitije podatke o nebeskim tijelima je spektralna analiza. Omogućuje vam da analizom svjetlosti odredite kvalitativni i kvantitativni kemijski sastav zvijezde, njenu temperaturu, prisutnost i snagu magnetskog polja, brzinu kretanja duž vidne linije i još mnogo toga.
Spektralna analiza temelji se na razgradnji bijele svjetlosti na sastavne dijelove. Ako je zraka svjetlosti usmjerena na bočnu plohu trokutne prizme, tada, lomeći se u staklu na različite načine, komponente Bijelo svjetlo zrake će proizvesti duginu prugu na ekranu koja se naziva spektar. U spektru se sve boje uvijek nalaze u određenom redoslijedu.
Kao što znate, svjetlost putuje u obliku elektromagnetskih valova. Svaka boja odgovara određenoj dužini elektromagnetski val. Valna duljina u spektru opada od crvenih do ljubičastih zraka od približno 0,7 do 0,4 μm. S onu stranu ljubičastih zraka spektra leže ultraljubičaste zrake, oku nevidljiv, ali djelujući na fotografsku ploču. Imaju čak i kraće valne duljine X-zrake. X-zračenje nebeskih tijela, važno za razumijevanje njihove prirode, blokirano je Zemljinom atmosferom.
Iza crvenih zraka spektra nalazi se područje infracrvenih zraka. Oni su nevidljivi, ali djeluju i na posebne fotografske ploče. Pod spektralnim promatranjima obično se podrazumijevaju promatranja u rasponu od infracrvenih do ultraljubičastih zraka.
Za proučavanje spektra koriste se instrumenti koji se zovu spektroskop i spektrograf. Spektar se ispituje spektroskopom, a fotografira spektrografom. Fotografija spektra naziva se spektrogram.
postojati sljedeće vrste spektri:
Čvrsti ili kontinuirani spektar u obliku dugine pruge stvaraju čvrsta i tekuća vruća tijela (ugljen, žarna nit električne žarulje) i prilično guste mase plina.
Linijski spektar zračenja stvaraju razrijeđeni plinovi i pare pri jakom zagrijavanju ili pod utjecajem elektromagnetskog pražnjenja. Svaki plin emitira strogo definiran niz valnih duljina i proizvodi linijski spektar karakterističan za određeni kemijski element. Snažne promjene u stanju plina ili uvjetima njegovog sjaja, poput zagrijavanja ili ionizacije, uzrokuju određene promjene u spektru danog plina.
Sastavljene su tablice s popisom linija svakog plina i naznačenom svjetlinom svake linije. Na primjer, u spektru natrija dvije žute linije su posebno svijetle.
Utvrđeno je da je spektar atoma ili molekule povezan s njihovom strukturom i odražava određene promjene koje se u njima događaju tijekom procesa sjaja.
Linijski apsorpcijski spektar stvaraju plinovi i pare kada iza njih postoji jarka ili jače svjetlo. vruće proljeće dajući kontinuirani spektar. Apsorpcijski spektar je kontinuirani spektar, presječen tamnim linijama, koje se nalaze upravo na mjestima gdje bi se trebale nalaziti svijetle linije svojstvene određenom plinu.
Emisijski spektri omogućuju analizu kemijskog sastava plinova koji emitiraju ili apsorbiraju svjetlost, bez obzira nalaze li se u laboratoriju ili na nebeskom tijelu. Broj atoma ili molekula koji leže u našem vidnom polju, emitiraju ili apsorbiraju, određen je intenzitetom linija. Što je više atoma, linija je svjetlija ili tamnija u apsorpcijskom spektru. Sunce i zvijezde okruženi su plinovitim atmosferskim apsorpcijskim linijama koje nastaju kada svjetlost prolazi kroz atmosferu zvijezda. Stoga su spektri Sunca i zvijezda apsorpcijski spektri.
Treba imati na umu da spektralna analiza omogućuje određivanje kemijskog sastava samo samosvjetlećih plinova ili plinova koji apsorbiraju zračenje. Kemijski sastav čvrsta ne može se odrediti pomoću spektralne analize.
