Теоретическое введение

Основные характеристики электромагнитного излучения. Спектральные и другие оптические методы исследования основаны на использовании различных явлений и эффектов, возникающих при взаимодействии вещества и электромагнитного излучения.

Поскольку свет имеет двойственную природу – волновую и корпускулярную, для его описания используется два вида характеристик – волновые и квантовые. К волновым характеристикам относятся частота колебаний, длина волны и волновое число, к квантовым – энергия квантов.

Частота колебаний n показывает число колебаний в 1 с, измеряется в герцах (Гц). Высокие частоты измеряются в килогерцах (1 кГц = 10³ Гц), мегагерцах (1 мГц = 10⁶ Гц) и т.д. Например, красный свет характеризуется частотой 4×10⁴ Гц, зеленый – 6×10¹⁴ Гц.

Длина волны l показывает наименьшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Это линейная единица, измеряется в СИ в метрах (м) и его долях – сантиметрах (см), миллиметрах (мм), нанометрах (1 нм=10^-9м) и т.д. Например, зеленый свет представляет собой электромагнитные колебания с длиной волны l=500–550 нм, или 5×10⁵ – 5,5×10⁵ см. В зависимости от длины волны в электромагнитном спектре обычно выделяют следующие участки:

Интервал длин волн	Участок спектра
10^-4- 0,1 нм, или 10^-13- 10^-10м	g- Излучение
10^-2- 10 нм, или 10^-11- 10^-8 м	Рентгеновское излучение
10 – 400 нм, или 10^-8- 4×10^-7м	Ультрафиолетовое излучение
400–760нм, или 4×10^-7 - 7,6×10^-7м	Видимый свет
760 – 10^6нм, или 7,6×10^-7- 10^-3м	Инфракрасное излучение
10^-3м-1м	Микроволны или сверхвысокие частоты
l > 1 м	Радиоволны

Длина волны и частота колебаний связаны между собой соотношением

,

где c – скорость света.

Если скорость света выражена в см/с, а длина волны – в см, то , где n выражена в Гц.

Например, для зеленого света нм=5×10^-5см, частота =6×10¹⁴ Гц.

Величину, обратную длине волны, называют волновым числом и выражают обычно в обратных сантиметрах (см^-1). Например, для зеленого света = 1/5×10^-5 = 2×10⁴см^-1.

Энергия электромагнитного излучения определяются соотношением

,

где h - постоянная Планка, равная 6,62×10^-34Дж× с.

Дата добавления: 2014-01-04