Akademik

СПЕКТРОСКОПИЯ

СПЕКТРОСКОПИЯ: раздел физики, посвящённый изучению спектров эл.-магн. излучения. Методами С. исследуют уровни энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопич. систем, а также квант. переходы между уровнями энергии, что даёт важную информацию о строении и св-вах в-ва. Важнейшие области применения С.— спектральный анализ и астрофизика.

Осн. этапы развития С.— открытие и исследование в нач. 19 в. линий поглощения в солн. спектре (фраунгоферовых линий), установление связи спектров испускания и поглощения (Г. Р. Кирхгоф, 1859) и возникновения на её основе спектр. анализа. С его помощью впервые удалось определить состав астр. объектов — Солнца, звёзд, туманностей. Во 2-й пол. 19 — нач. 20 вв. С. продолжала развиваться как эмпирич. наука, был накоплен огромный эксперим. материал, установлены закономерности в расположении спектральных линий и полос. В 1913 Н. Бор объяснил эти закономерности на основе квант. теории, согласно к-рой спектры эл.-магн. излучения возникают при квант. переходах между уровнями энергии ат. систем в соответствии с Бора постулатами. В дальнейшем С. сыграла большую роль в создании квантовой механики и квантовой электродинамики, к-рые, в свою очередь, стали теор. базой совр. С.

С. делится на области по разл. признакам. По диапазонам длин (или частот) эл.-магн. волн в С. выделяют: радиоспектроскопию, охватывающую область радиоволн; субмиллиметровую спектроскопию; микроволновую спектроскопию; оптич. С., изучающую спектры оптические и содержащую инфракрасную спектроскопию, С. видимого излучения и ультрафиолетовую спектроскопию; рентгеновскую спектроскопию и гамма-спектроскопию. Специфика каждой из этих областей С. основана на особенностях эл.-магн. волн соответствующего диапазона и методах получения и исследования спектров: в радиоспектроскопии применяются радиотехн. методы, в рентгеновской — рентг. методы получения и исследования спектров, в гамма-спектроскопии — эксперим. методы яд. физики, в оптич. С.— оптич. методы в сочетании с методами совр. радиоэлектроники. Часто под термином «С.» понимают лишь оптич. С.

В соответствии с различием конкретных эксперим. методов выделяют спец. разделы С.— интерференционную, основанную на применении интерферометров (см. ФУРЬЕ СПЕКТРОСКОПИЯ), вакуумную спектроскопию, лазерную спектроскопию. Одним из разделов ультрафиолетовой С. и рентг. С. явл. фотоэлектронная спектроскопия.

По типам исследуемых объектов С. разделяют на атомную, изучающую атомные спектры, молекулярную, исследующую молекулярные спектры, и С. в-ва в конденсиров. состоянии (в частности, спектроскопию кристаллов). В соответствии с видами движения в молекуле (электронное, колебательное, вращательное) мол. С. делят на электронную, колебательную и вращательную. Аналогично различают электронную и колебательную С. кристаллов. В С. атомов, молекул и кристаллов применяют методы оптической, рентгеновской и радиоспектроскопии.

Особую область исследований представляет яд. спектроскопия, в к-рую включают гамма-, альфа- и бета-спектроскопии; из них только гамма-спектроскопия относится к С. эл.-магн. излучения.

СПЕКТРОСКОПИЯ

(от спектр и греч. skopeo - смотрю) - областьфизики, посвящённая исследованию распределения интенсивности эл.-магн. излучения по длинам волн или частотам (в более широком смысле С.- исследованиеразл. спектров). Методами С. исследуют уровни энергии и структуру атомов, молекул и образованных из них макроскопич. систем, изучают квантовые переходымежду уровнями энергии, взаимодействия атомов и молекул, а также макроскопич. характеристики объектов - темп-ру, плотность, скорость макроскопич. движенияи т. д. Важнейшие области применения С.- спектральный анализ, астрофизика, исследование свойств газов, плазмы, жидкостей и твёрдых тел.

По типам спектров различают эмиссионную С., изучающую спектры испускания, и абсорбционную С., исследующую спектры поглощения. По типу исследуемыхобъектов С. делится на атомную (см. Атомные спектры )и молекулярную(см. Молекулярные спектры), спектроскопию плазмы и С. вещества вконденсиров. состоянии, в частности спектроскопию кристаллов. В1970-80-х гг. возникли спектральные исследования поверхностей и тонкихплёнок - С. поверхности.

По диапазонам длин волн (в порядке убывания) или частот (в порядке возрастания)выделяют: радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, субмиллиметровуюспектроскопию, инфракрасную спектроскопию, оптическую спектроскопию(включающую ближнюю ИК-, видимую и частично УФ-области спектра и выделеннуюгл. обр. по прозрачности оптич. материалов - стекла, кварца и др.), ультрафиолетовуюспектроскопию, рентгеновскую спектроскопию. По характеру взаимодействияизлучения с веществом С. подразделяют на линейную (обычную) С. и нелинейнуюспектроскопию, к-рая возникла благодаря применению лазеров для возбужденияспектров. Применение перестраиваемых лазеров на растворах красителей иполупроводниковых диодных лазеров, а также использование электронных цифровыхметодов регистрации спектров позволили достичь очень высокого спектральногоразрешения и высокой точности спектральных измерений.

С. разделяют также по методам возбуждения и наблюдения спектров. Широкоеприменение получили акустооптическая С., когерентная С., С. насыщения, С. гетеродинирования, модуляционная С., многофотонная С., фемто- и пикосекунднаяС., С. фононного эха, квантовых биений и др. методы лазерной спектроскопии. Существ, развитие получила фурье-С. с использованием фурье-спектрометров высокогоразрешения.

Эксперим. исследование спектров производят с помощью спектральныхприборов - монохроматоров, спектрометров, спектрографов, спектрофотометров, спектроанализаторов.

К С. в широком смысле относят также ядерную спектроскопию, вк-рую включают альфа-, бета- гамма-спектроскопию, а также спектроскопиюнейтронов, нейтрино и др. элементарных частиц. Распределение атомных частицпо массам и энергиям изучает масс-спектроскопия, интенсивности звукапо его частоте - акустическая спектроскопия, электронов по энергиям- фотоэлектронная спектроскопия, рентгеноэлектронная спектроскопия, времяполётнаяспектроскопия, мёссбауэровская спектроскопия и т. д. Е. А. Юков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.