Физическая природа света. Излучение и поглощение света. Спектры, спектральный анализ

Свет – поток элементарных частиц, электромагнитная волна, подчиняющаяся классической (неквантовой) теории электромагнетизма Максвелла.Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, их можно передать от источника к приемнику, в том числе и через вакуум.

Излучение света атомами не происходит непрерывно. За счёт энергии, полученной, например, при соударении с другим атомом, в нём возбуждаются собственные колебания, и он в течение некоторого времени излучает электромагнитную волну.

Электромагнитное излучение – электромагнитные волны, возбуждаемые заряженными частицами, атомами, молекулами, антеннами и пр. В зависимости от длины волны различают гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны и низкочастотные электромагнитные колебания.

Поглощение света – уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при поглощении света переходит в различные формы внутренней энергии среды.

Основной закон, описывающий поглощение света — закон Бугера: I(l) = I₀e^-kl, где I₀ — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, k — показатель поглощения. Физический смысл закона состоит в том, что показатель поглощения не зависит от I и l, и что поглощенная энергия пропорциональна числу поглощающих частиц на пути световой волны. Коэффициент поглощения существенно зависит от частоты световой волны.

У изолированных атомов частоты собственных колебаний оптических электронов приходятся на видимую и ультрафиолетовую части спектра и отстоят сравнительно далеко друг от друга, поэтому в разреженных парах металлов, в которых атомы практически не взаимодействуют. У газов, состоящих из молекул, вместо узких линий наблюдаются довольно широкие полосы поглощения, в пределах которых k существенно отличен от нуля. Полосы поглощения, обусловленные колебаниями ионов, появляются в инфракрасной области спектра. С повышением давления полосы расширяются; в жидкостях и твердых телах имеют сложный характер.

Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектров. Физическая основа спектрального анализа — спектроскопия атомов и молекул. Атомный спектральный анализ определяет элементный состав образца по атомным (ионным) спектрам испускания и поглощения, молекулярный спектральный анализ — молекулярный состав веществ по молекулярным спектрам поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния света. Эмиссионный спектральный анализ производят по спектрам испускания атомов, ионов и молекул, возбуждённым различными источниками электромагнитного излучения в диапазоне от γ-излучения до микроволнового. Абсорбционный спектральный анализ осуществляют по спектрам поглощения электромагнитного излучения анализируемыми объектами (атомами, молекулами, ионами вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях).

Дата добавления: 2015-06-04