1626435914-6d29faf22cc9ba3862ba4ac645c31438 (Ельяшевич 2001 - Атомная и молекулярная спектроскопия), страница 8

для фоголюмннесценции же как раз характерно наличие подобных промежуточных процессов. 91 !Пол эю определение электролвманесаенияя подходит яетелловее яспускание электрических исэ«чняков света. Термин «электролюминесиениия в настоящее время применяют и в более узком смысле лля ебозначенив люминесценции кристаллофасфоров, помещенных в электрические поля [105[. Глава 1. Основные положения спектроскопии и ее разделы 28 Отметим, что наряду с обычной люмииесценцией, определяемой как избыток испускания нал тепловым испусканием, возможна отрицательная люмннесценция, определяемая, согласно Степанову, как недостаток испускания по отношению к тепловому испусканию [372, 373).

$1.4. Деление спектроскопии по свойствам излучении Изложенные в предыдущих параграфах общие положения справедливы для разных типов уровней энергии весьма различных атомных систем и для переходов, для которых частоты излучения могут различаться на много порядков. Исходя из этих различий, можно разбить спектроскопию на разделы. Подобное деление можно произвести как в соответствии со свойствами электромагнитного излучения, отличающимися для различных диапазонов длин волн и частот, так и в соответствии со свойствами атомных систем, дающих спектры, в зависимости от природы этих систем н от типов уровней энергии.

В этом параграфе мы рассмотрим деление спектроскопии по свойствам электромагнитного излучения, а в следующем — по свойствам атомных систем. Частоты переходов с излучением могут относиться к любому диапазону шкалы электромагнитных волн, изображенной на рнс. 1.7, начиная от диапазона самых медленных колебаний, соответствующих наиболее длинным радиоволнам, и кончая диапазоном самых быстрых колебаний, соответствующих наиболее проникающему гамма-излучению.

Различают гамма-спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию, оптическую спектроскопию и радиоспектроскопию. В оптическую спектроскопию входят ультрафиолетовая спектроскопия, спектроскопии видимого излучения и инфракрасная спектроскопия, а в радиоспектроскопию — микроволновая спектроскопия и собственно радиочастотная спектроскопия. На рис.!.7 показаны соответствующие диапазоны спектра электромагнитного излучения. Границы диапазонов, разумеется, являются условными, поскольку свойства излучения постепенно изменяются с изменением длины волны, и произвести резкое разграничение различных областей спектра невозможно. и В верхней части рисунка даны шкалы частот и (в Гц), волновых чисел — (в см ) с с и длин волн Л = — (в см), а в нижней части — шкалы энергий фотонов Ьи (в эВ) Ьи и соответствующих температур Т = — (в К).

Наряду с единицами, общими Ь для всей шкалы, указаны и единицы, практически применяемые для отдельных областей спектра, например в случае шкалы длин волн — ангстремы (1А = ! О ' см) и миллимикроны (! ммк = 10 ' см). и Шкалы и, —, Ьи и Т пропорциональны (см. с. 17); особенно существенно, что с увеличению частоты и излучения при квантовом переходе соответствует увеличение величины энергии Ьи поглощаемого или испускаемого фотона. Величина Ьи очень мала в области радиочастот, составляя ничтожные доли электрон-вольта, увеличивается в оптической области до нескольких электрон-вольт для видимого и ультрафиолетового излучения, достигает десятков тысяч электрон-вольт для жесткого рентгеновского излучения и становится огромной для гамма-излучения, измеряясь миллионами электрон-вольт.

В то время как в области радиочастот мы имеем дело с переходами между чрезвычайно близкими уровнями энергии, в области гамма-излучения мы встречаемся, наоборот, с переходами между очень далеко отстоящими уровнями. иодчочесаеаиио щщсае п иаичислие анисе» осик соищсеио асеев е лаеаеаипв свекл яараооисоел аЬюв Галгщаоа алаи щчкае пипка «оа-сов ю'а Ю'щ юса-сае Ечщ «са ю'а ю'а юча Ю"щ Юлил ю "а ю'щ ю"а ю"щ юащ юеа Юащ ю "а щавьсвса ио ю' - ю'щ ю"а-, юасч ег'в ю' ° аа «юсв «'щ. «'и и ю'щ- «'щ юа «Ъг ющ.

ю'Ьс «вв щив ю а ю'и ю'а.аи ю'щ «сщ ю'са-щ в си ю"е .щ ю"щ ю"и «с лв лг'щ ю"а ю ъасаа ючь -м ю ли «ащ юлп аппп ее сеп в а в и авваеоллвоелеи са сс Вссвлл клаас чалма -и -! лачина чаав Ле исси лиаща .лиана авва«ела«ма Сел,ио ак " !аасс к Вкаввлсливеа5с 1«Галсе 4Ьс «лч «««АЬч Рви.1.7. Шкала элактромагннтных волн «леве«И «и'е«юс««ею «'« йввва«и ю'и «"и ю'и «'и и'х е е сь 55«оеаищ Соьиаисиос и в СС5 Сче СС юч««сю и'««е«юею и-си сс П «сх сх «х «сх ил«се «ю «о «и «сп ю'и «Ъ-нщ ю'« и'и «'и «'е юею «Ьсеии «'ю сиоп ич» 30 Глава 1. Основные положения спектроскопии и ее разделы Практически широко применяется шкала длин волн, однако во всех вопросах, связанных с расстояниями между уровнями энергии, основными являются пропорциональные друг другу шкалы частот, волновых чисел и энергий фотонов.

Часто встречается необходимость перехода от одной шкапы к другой. Для шкал и, и —, Е и Т это производится с помощью табл. 1.1. Переход от шкалы длин волн Л с и ! к обратной ей шкале волновых чисел — = — легко производится при помощи таблиц с Л обратных величин. При этом предполагается, что длина волны дана для вакуума. Однако для оптической области (для Л > 2000гч) обычно приводят длины волн в воздухе, Л, которые несколько отличаются от длин волн в вакууме, Л „.

Так как Л „ Л = —, где пл — показатель преломления воздуха для данной длины волны, то нх (1.13) Лвак Лвозд Леон(гзл !) Значения пл — 1 равны (в единицах 10 ") [123а) Л = 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 ! 2,7503 2,7579 2,7697 2,7896 2,8276 2,9156 3,2408 ( ' 1 1 Для перевода длин волн в воздухе в волновые числа — = имеются Лвак плЛеозл специальные таблицы (123, 123а1 Рассмотренное деление спектроскопии по диапазонам длин волн и частот излучения определяется различием экспериментальных методов исследования отдельных областей спектра.

Для разных областей спектра применяются разные источники и приемники излучения и разные способы спектрального разложения излучения, не являющегося монохроматическим. Для оптической спектроскопии характерно применение оптических методов, причем спектральное разложение производится призмами и дифракционными решетками. В радиоспектроскопии применяются радиотехнические методы, причем для микроволновой области используются методы, разработанные в связи с радиолокацией. Специальные методы применяются в рентгеновской спектроскопии: для спектрального разложения используется дифракция рентгеновских лучей кристаллами, а также дифракционные решетки. В гамма-спектроскопии применяются специфические методы ядерных исследований. Следует учитывать, что при изучении спектров испускания непосредственно исследуется излучение, даваемое источником (например дугой или искрой в случае спектров испускания в видимой и ультрафиолетовой областях), а в случае спектров поглощения и рассеяния исследуется излучение, прошедшее через вещество или рассеянное веществом, спектр которого изучается.

В оптической и рентгеновской областях спектра для получения спектров поглощения обычно применяются источники, обладающие сплошным спектром испускания; спектр поглощения вещества, через которое прошло излучение, получается на фоне спектра испускания источника в виде темных линий или полос.

В области радиочастот (включая микроволновую область) для получения спектров поглощения применяют монохроматические источники излучения (в микроволновой области обычно клистроны) и для получения спектров поглощения изменяют частоту излучения '". ы! При применении методов магнитного резонанса и электрического резонанса, при помокни которых исследуются частоты переходов, зависящие от напряженности поля, можно при неизменная частоте источника излучения изменить поле, что обычно удобнее. э 1.4.

Деление спектроскопии по свойствам излучения Л и гдЛ гдгг (1.15) где сзЛ и Ьгг — соответственно разности длин волн и частот спектральных линий, которые еще разрешаются. В последнем столбце табл. 1.2 указаны примерные значения разрешающей силы, достигаемые для исследуемой области наиболее точными методами. Разрешающая сила спектрального прибора зависит от ширины спектральной линии, даваемой прибором и соответствующей строго монохроматическому излучению (приборная ширина). Следует подчеркнуть, что сам термин «спектральная линия» связан с тем, что оптический спектральный прибор дает изображение в виде линии, входной щели прибора, на которую падает исследуемое излучение; спектр получается как совокупность таких изображений щели в виде линий, каждая из которых соответствует монохроматическому излучению. При дискретной совокупности частот излучения отдельные изображения щели образуют дискретный спектр, при непрерывной совокупности частот излучения эти изображения сливаются, образуя сплошной спектр.

'Езблипа 1.2 Экспериментальные методы изучения различных областей спектра Сносов спектрального Разложения Область спект!ю Приемники излучения Разрешаю- щая сила Источники излучения название лиапазон длин волн 1О Изменение частоты кон- тура Приемная радиосхема Радио- частотная Излучающие рааиоконтуры >!О см 10ь-10т Изменение частоты кли- строна Пьезокварп, болометры !О см — ! мм Микро- волновая Клистроны !оз юз Термо- изаучатели Эшелепы, призмы болометры, фотоэлемен- ты, фото- пластинки Инфра- красная ! мм — 0,75 мкм 106 Фотопла- стинки, фо- тоэлементы Призмы, лифракнион- ные решетки 0,75 мкм — 0,40 мкм 400 ммк — !О ммк Виан мая Газовый разряд, уга, искра, люминеспеннгые источники Ультра- фиолеювая 10з Дифракнион- ныс решетки, кристаллы Фотопластинки, фотоэлементы, ионизанионные камеры Рентгеновские трубки Ренти- новская < Юммк Более подробные сведения об экспериментальных методах спектроскопических исследований для различных областей спектра можно найти в соответствующих монографиях, обзорах и учебниках [111 — 119).

В табл. !.2 приведены некоторые данные, характеризующие экспериментальные методы, применяемые для изучения различных областей спектра. В ней указаны типы источников и приемников излучения н способы спектрального разложения. Большое значение имеет разрешающая сила 32 Глава 1.

Основные палолсения спектроскопии и ее разделы В 1.5. Деление спектроскопии но свойствам атомных систем С точки зрения строения вещества наиболее важно деление спектроскопии по свойствам атомных систем, дающих спектры, прежде всего„в соответствии с их природой — составом и строением. Различают ядерную спектроскопию, атомную спектроскопию, молекулярную спектроскопию и спектроскопию конденсированных систем. Ядерная спектроскопия изучает уровни энергии атомных ядер и переходы между этими уровнями.