خانه » یک خانه شخصی » محدوده الکترومغناطیسی چه نوع انرژی طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد؟ ساختار اتمی و منشاء طیف اتمی

محدوده الکترومغناطیسی چه نوع انرژی طیف الکترومغناطیسی را تشکیل می دهد؟ ساختار اتمی و منشاء طیف اتمی

دامنه فرکانس های منتشر شده توسط امواج الکترومغناطیسی بسیار زیاد است. توسط تمام فرکانس های ارتعاشی ممکن ذرات باردار تعیین می شود. چنین نوساناتی با جریان متناوب در خطوط برق، آنتن های ایستگاه های رادیویی و تلویزیونی، تلفن های همراه، رادارها، لیزرها، لامپ های رشته ای و فلورسنت، عناصر رادیواکتیو و دستگاه های اشعه ایکس رخ می دهد. محدوده فرکانس امواج الکترومغناطیسی ثبت شده در حال حاضر از 0 تا 3*10 22 هرتز است. این محدوده مربوط به طیف (از دید طیف لاتین، تصویر) امواج الکترومغناطیسی با طول موج λ است که از 10 تا 14 متر تا بی نهایت متغیر است. طول موج λ= c/ν که c=3*10 8 m/s سرعت نور و ν فرکانس است. در شکل شکل 1.1 طیف امواج الکترومغناطیسی مورد بررسی را نشان می دهد.

برنج. 1.1 طیف تابش الکترومغناطیسی

امواج رادیویی با فرکانس های مختلف به طور متفاوتی در داخل زمین و در فضای بیرونی منتشر می شوند و بنابراین کاربردهای متفاوتی در ارتباطات رادیویی و تحقیقات علمی پیدا می کنند. با در نظر گرفتن ویژگی های انتشار و تولید، کل محدوده امواج رادیویی معمولاً بر اساس طول موج (یا فرکانس) به دوازده محدوده تقسیم می شود. تقسیم امواج رادیویی به محدوده در ارتباطات رادیویی توسط مقررات بین المللی رادیویی ایجاد شده است. هر محدوده مربوط به یک باند فرکانسی از 0.3 * 10 N تا 3 * 10 N است که N عدد محدوده است. در یک محدوده فرکانس معین N، فقط تعداد محدودی از ایستگاه های رادیویی که با یکدیگر تداخل نداشته باشند را می توان قرار داد. این عدد که ظرفیت کانال نامیده می شود به صورت زیر تعریف می شود:

m=(3*10 نیوتن - 0.3*10 نیوتن)/Δf

جایی که Δf باند فرکانسی سیگنال رادیویی است.

اجازه دهید پهنای باند فرکانس سیگنال تلویزیون آنالوگ (تلویزیون) 8 مگاهرتز باشد، با در نظر گرفتن شکاف های محافظ Δf = 10 مگاهرتز، سپس در محدوده متر (N = 8) تعداد کانال های تلویزیونی 27 خواهد بود. در شرایط مشابه در محدوده دسی متر تعداد کانال ها به 270 افزایش می یابد. این یکی از دلایل اصلی تمایل به تسلط بر فرکانس های همیشه بالاتر است. نمونه هایی از تقسیم محدوده های پرکاربرد و مناطق استفاده از آنها در جدول 1.1 آورده شده است.

جدول 1.1 تقسیم امواج رادیویی به محدوده

ن	تعیین	باند فرکانس	طول موج، m	نام محدوده	منطقه برنامه
4	VLF فرکانس های بسیار پایین	3…30 کیلوهرتز	10 5 …10 4	متری متر	ارتباط در سراسر جهان و در مسافت های طولانی. ناوبری رادیویی ارتباطات زیر آب
5	LF فرکانس های پایین	30…300 کیلوهرتز	10 4 …10 3	کیلومتر	ارتباطات از راه دور، ایستگاه های مرجع فرکانس و زمان، پخش امواج بلند
6	میان رده فرکانس های میانی	300…3000 کیلوهرتز	10 3 …10 2	هکتامتر	پخش محلی و منطقه ای موج متوسط. ارتباطات کشتی
7	HF فرکانس های بالا	3…30 مگاهرتز	100…10	ده متر	ارتباطات راه دور و پخش موج کوتاه
8	VHF فرکانس های بسیار بالا	30…300 مگاهرتز	10…1	متر	ارتباط خط دید. اتصال موبایل. پخش تلویزیون و FM. RRL
9	UHF فرکانس های فوق العاده بالا	300…3000 مگاهرتز	1…0,1	دسی متر	VHF. خط دید و ارتباطات سیار. پخش تلویزیونی. RRL
10	مایکروویو فرکانس های فوق العاده بالا	3…30 گیگاهرتز	0,1…0,01	سانتی متر	VHF. RRL. رادار. سیستم های ارتباطی ماهواره ای
11	EHF فرکانس های فوق العاده بالا	30…300 گیگاهرتز	0,01…0,001	میلی متر	VHF. ارتباطات بین ماهواره ای و ارتباطات رادیویی میکروسلولی

اجازه دهید به طور خلاصه مرزهای محدوده طول موج (فرکانس) در طیف امواج الکترومغناطیسی را به ترتیب افزایش فرکانس تابش مشخص کنیم و همچنین منابع اصلی تابش را در محدوده مربوطه نشان دهیم.

امواج فرکانس صدا در محدوده فرکانس 0 تا 2 * 10 4 هرتز (λ = 1.5 * 10 4 ÷ ∞ m) رخ می دهد. منبع امواج فرکانس صوت جریان متناوب فرکانس مربوطه است. با توجه به اینکه شدت تابش امواج الکترومغناطیسی متناسب با توان چهارم فرکانس است، می توان از تابش چنین فرکانس های نسبتا پایینی چشم پوشی کرد. به همین دلیل است که تابش یک خط انتقال AC 50 هرتز اغلب می تواند نادیده گرفته شود.

امواج رادیویی محدوده فرکانس 2 * 10 4 - 10 9 هرتز (λ = 0.3 - 1.5 * 10 4 m) را اشغال می کنند. منبع امواج رادیویی و همچنین امواج صوتی جریان متناوب است. با این حال، فرکانس بالاتر امواج رادیویی در مقایسه با امواج فرکانس صوتی منجر به تابش محسوس امواج رادیویی به فضای اطراف می شود. این اجازه می دهد تا آنها را برای انتقال اطلاعات در فاصله قابل توجهی (پخش رادیو، تلویزیون (تلویزیون))، مکان یابی رادیویی، ناوبری رادیویی، سیستم های کنترل رادیویی، خطوط ارتباطی رله رادیویی (RRL)، سیستم های ارتباط سلولی، سیستم های ارتباطی تلفن همراه حرفه ای - ترانکینگ استفاده شود. سیستم‌ها، سیستم‌های ارتباطی ماهواره‌ای سیار، سیستم‌های تلفن بی‌سیم (افزایش دهنده‌های رادیویی) و غیره.

تشعشعات مایکروویو یا تشعشعات مایکروویو در محدوده فرکانس 10 9 - 3*10 nHz (λ = 1 mm - 0.3 m) رخ می دهد. منبع تابش مایکروویو جهت اسپین الکترون ظرفیت اتم یا سرعت چرخش مولکول های یک ماده را تغییر می دهد. با توجه به شفافیت جو در این محدوده، از تشعشعات مایکروویو برای ارتباطات فضایی استفاده می شود. علاوه بر این، از این اشعه در اجاق های مایکروویو خانگی استفاده می شود.

تابش مادون قرمز (IR) محدوده فرکانسی 3 * 10 11 - 3.85 * 10 14 هرتز (λ = 780 نانومتر - 1 میلی متر) را اشغال می کند. تشعشعات فروسرخ در سال 1800 توسط ستاره شناس انگلیسی ویلیام هرشل کشف شد. هرشل هنگام مطالعه افزایش دمای دماسنج گرم شده توسط نور مرئی، بیشترین گرمایش دماسنج را در خارج از ناحیه نور مرئی (فراتر از ناحیه قرمز) کشف کرد. تابش نامرئی، با توجه به جایگاه آن در طیف، مادون قرمز نامیده شد.

منبع تابش مادون قرمز ارتعاش و چرخش مولکول‌های ماده است، بنابراین امواج الکترومغناطیسی IR توسط اجسام گرم منتشر می‌شوند که مولکول‌های آن به ویژه با شدت حرکت می‌کنند. تابش IR را اغلب تابش حرارتی می نامند. حدود 50 درصد از انرژی خورشید در محدوده مادون قرمز ساطع می شود. حداکثر شدت تابش بدن انسان در طول موج 10 میکرون رخ می دهد. وابستگی شدت تابش مادون قرمز به دما امکان اندازه گیری دمای اجسام مختلف را فراهم می کند که در دستگاه های دید در شب و همچنین در تشخیص تشکیلات خارجی در پزشکی استفاده می شود. کنترل از راه دور تلویزیون و VCR با استفاده از اشعه مادون قرمز انجام می شود.

این محدوده برای انتقال اطلاعات از طریق فیبرهای کوارتز نوری استفاده می شود. اجازه دهید همانطور که برای امواج رادیویی، عرض محدوده نوری را تخمین بزنیم.

بگذارید محدوده نوری از λ1 = 1200 نانومتر تا λ2 = 1620 نانومتر متغیر باشد. دانستن سرعت نور در خلاء c = 2.997 * 10 8 m / s، (به 3 * 10 8 m / s گرد شده) از فرمول f=c/λ، برای λ1 و λ2 به ترتیب f1 = 250 THz و f2 = 185 THz به دست می آوریم. بنابراین، فاصله بین فرکانس ΔF = f1 - f2 = 65 THz. برای مقایسه: کل محدوده فرکانس از محدوده صوتی تا فرکانس بالای محدوده مایکروویو فقط 30 گیگاهرتز است و مایکروویو اولترا 300 گیگاهرتز است، یعنی. 2000 - 200 برابر کمتر از نوری.

نور مرئی تنها محدوده امواج الکترومغناطیسی است که توسط چشم انسان درک می شود. امواج نور محدوده نسبتاً باریکی را اشغال می کنند: 380-780 نانومتر (λ = 3.85 * 10 14 - 7.89 * 10 14 هرتز).

منبع نور مرئی الکترون‌های ظرفیتی در اتم‌ها و مولکول‌ها هستند که موقعیت آنها را در فضا تغییر می‌دهند و همچنین بارهای آزاد با سرعتی شتاب‌دار حرکت می‌کنند. این قسمت از طیف حداکثر اطلاعات را در مورد دنیای اطراف به فرد می دهد. از نظر خواص فیزیکی، مشابه سایر محدوده های طیفی است و تنها بخش کوچکی از طیف امواج الکترومغناطیسی است. حداکثر حساسیت چشم انسان در طول موج λ = 560 نانومتر رخ می دهد. این طول موج همچنین بیشترین شدت تابش خورشید و در عین حال حداکثر شفافیت جو زمین را نیز به همراه دارد.

برای اولین بار، دانشمند روسی A.N. یک منبع نور مصنوعی دریافت کرد. Lodygin در سال 1872، جریان الکتریکی را از طریق یک میله کربنی قرار داده شده در یک ظرف بسته که هوا از آن خارج می شد، عبور داد و در سال 1879 مخترع آمریکایی T.A. ادیسون یک طراحی لامپ رشته ای نسبتا بادوام و راحت ایجاد کرد.

زمین از ابتدای پیدایش خود در معرض تابش الکترومغناطیسی خورشید و فضا بوده است. در فرآیند این ضربه، پدیده های پیچیده و به هم پیوسته ای در مگنتوسفر و جو زمین رخ می دهد که مستقیماً بر موجودات زنده بیوسفر و زیستگاه آنها تأثیر می گذارد.

در روند تکامل، موجودات زنده با پس زمینه طبیعی EMF سازگار شده اند. با این حال، به دلیل پیشرفت های علمی و فناوری، زمینه الکترومغناطیسی زمین در حال حاضر نه تنها در حال افزایش است، بلکه دستخوش تغییرات کیفی نیز می شود. تشعشعات الکترومغناطیسی در طول موج هایی که منشاء مصنوعی دارند در نتیجه فعالیت های انسان ساخته شده است.

منابع اصلی EMF با منشاء انسانی شامل ایستگاه های تلویزیون و رادار، تاسیسات مهندسی رادیویی قدرتمند، تجهیزات فن آوری صنعتی، خطوط برق فشار قوی فرکانس صنعتی، فروشگاه های حرارتی، تاسیسات پلاسما، لیزر و اشعه ایکس، راکتورهای اتمی و هسته ای است.

شدت طیفی برخی از منابع مصنوعی EMF ممکن است به طور قابل‌توجهی با پس‌زمینه الکترومغناطیسی طبیعی توسعه‌یافته که انسان‌ها و دیگر موجودات زنده به آن عادت دارند، متفاوت باشد.

میدان الکترومغناطیسیمجموعه ای از دو فیلد مرتبط به هم است: برقی و مغناطیسی .

یکی از ویژگی های میدان الکتریکی این است که بر روی یک بار الکتریکی (ذره باردار) با نیرویی عمل می کند که به سرعت بار بستگی ندارد.

یکی از ویژگی های میدان مغناطیسی (MF) این است که بر روی بارهای الکتریکی متحرک با نیروهایی متناسب با سرعت بارها و عمود بر این سرعت ها عمل می کند.

امواج الکترومغناطیسیاختلالات میدان الکترومغناطیسی (یعنی میدان الکترومغناطیسی متناوب) منتشر شده در فضا نامیده می شود.

سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء با سرعت نور در خلاء منطبق است.

طیف تشعشعات الکترومغناطیسی که در حال حاضر توسط بشر تسلط دارد به طور غیرعادی گسترده به نظر می رسد: از چند هزار متر تا 10-12 سانتی متر.

در حال حاضر مشخص شده است که امواج رادیویی، نور، تابش مادون قرمز و فرابنفش، اشعه ایکس و تابش g همگی امواجی از یک ماهیت الکترومغناطیسی هستند که در طول موج l متفاوت هستند. نواحی خاصی از طیف الکترومغناطیسی وجود دارد که تولید و ثبت امواج در آنها دشوار است. انتهای موج بلند و کوتاه طیف خیلی دقیق تعریف نشده است. مقیاس تابش الکترومغناطیسی در شکل نشان داده شده است. 7.1.

شماره 1 – 11 – زیر باندهای ایجاد شده توسط کمیته مشاوره بین المللی ارتباطات رادیویی (ICRC). بر اساس تصمیم این کمیته، زیر باندهای 5-11 متعلق به امواج رادیویی است. طبق مقررات CCIR، محدوده مایکروویو شامل امواج با فرکانس 3-30 گیگاهرتز است. با این حال، از نظر تاریخی، محدوده مایکروویو به عنوان نوسانات با طول موج 1 متر تا 1 میلی متر شناخته می شد. زیرمجموعه های شماره 1 تا 4 میدان های الکترومغناطیسی فرکانس های صنعتی را مشخص می کنند.

محدوده نوری در رادیوفیزیک، اپتیک و الکترونیک کوانتومی به محدوده طول موج تقریباً از زیر میلی متر تا فرابنفش دور اشاره دارد. محدوده مرئی بخش کوچکی از محدوده نوری است. مرزهای انتقال اشعه ماوراء بنفش، اشعه ایکس، تابش g دقیقاً ثابت نیست، اما تقریباً با مقادیر l و n نشان داده شده در نمودار مطابقت دارد. تابش g به تابش انرژی های بسیار بالا تبدیل می شود که به آن پرتوهای کیهانی می گویند.

با وجود ماهیت یکنواخت الکترومغناطیسی، هر یک از دامنه‌های نوسانات الکترومغناطیسی در تولید و تکنیک‌های اندازه‌گیری متفاوت است.

روشهای تحلیل طیفی

روش های آنالیز طیفی مبتنی بر ثبت طیف های گسیل یا جذب اتم ها و مولکول ها و اندازه گیری شدت تابش الکترومغناطیسی در محدوده انرژی باریک است. روش‌های آنالیز طیفی بسته به ناحیه طیف الکترومغناطیسی که در آن اندازه‌گیری‌ها انجام می‌شود، به طیف‌سنجی فرکانس رادیویی، نوری، اشعه ایکس و دیگر انواع طیف‌سنجی تقسیم می‌شوند.

تشعشعات الکترومغناطیسی را نیز می توان مشخص کرد موج، یا انرژیمولفه های. همه این مقادیر به هم مرتبط هستند و انتخاب یک یا مقدار دیگر با راحتی کار تعیین می شود.

پارامتر موج با طول موج بیان می شود ل(m، cm، μm، nm یا Å)، فرکانس ارتعاش n(s -1 یا هرتز، 1 هرتز = 1 ثانیه -1)، یا عدد موج uu(m -1، cm -1). در برخی کتاب ها عدد موج را با علامت نشان می دهند. فرکانس الکترومغناطیسی nمربوط به طول موج لنسبت n = c/l،جایی که با- سرعت نور در خلاء برابر با 2.997925∙10 8 m/s (تقریباً 3∙10 8 m/s). در طیف سنجی مرسوم است که عدد موج را فرکانس می نامند. تو = 1/ل، نشان می دهد که چند طول موج در یک فاصله 1 سانتی متری قرار می گیرد (یعنی اگر ل= 10 -5 متر = 10-3 سانتی متر، سپس تو= 1000 سانتی متر -1). برخلاف الزام استفاده از سیستم SI، اعداد موج همچنان در سانتی متر متقابل (cm -1) اندازه گیری می شوند. 1 سانتی متر ≡ 11.9631 J/mol.

فرکانس خط طیف جذب با اختلاف انرژی Δ مرتبط است Eحالت های هیجان زده و پایه:

ΔE= hν = E برون. - E اساسی،

جایی که ساعت– ثابت پلانک ( ساعت= 6.626·10 -34 J·s).

همانطور که از فرمول بالا بر می آید، کوانتوم های تابشی با طول موج کوتاهتر (با فرکانس بالاتر) انرژی بیشتری دارند.

عکس. 1. طرحی برای کمی کردن انرژی الکترون در هیدروژن اتمی (سطح های فرعی p- و d در نمودار نشان داده نشده اند). انرژی الکترون با عدد کوانتومی اصلی n= 1 مربوط به حالت پایه اتم است (1 س 1). سایر حالت ها (2s 1، 3s 1، 4s 1، ....) هیجان زده هستند. انتقال یک الکترون از حالت های برانگیخته 2s 1، 3s 1، 4s 1، ... به سطح 1s 1 مربوط به سری لیمن، از حالت های 3s 1، 4s 1، ... به سطح 2s 1 - بالمر است. سریال و غیره

برنج. 2. طیف انتشار هیدروژن اتمی - خطوط نور و راه راه در پس زمینه سیاه. خطوط سیاه در پس زمینه سفید طیف جذب متفاوت به نظر می رسد - خطوط سیاه و راه راه (در همان مکان) در پس زمینه سفید. خطوط سفید و راه راه در پس زمینه سیاه. تمدید خط به دلیل

طیف تابش الکترومغناطیسی

Eکوانتومی →

10 5

3∙10 -4

8∙10 -7

4∙10 -7

10 -8

10 -12

ل، م

منطقه فرکانس رادیویی

منطقه مایکروویو

منطقه مادون قرمز

تشعشع مرئی

منطقه ماوراء بنفش

تابش اشعه ایکس

g - تشعشعاشعه های کیهانی

طیف چرخشی

K-vr.

طیف الکترونیکی

تغییرات

تغییر در حالت انرژی اسپین های الکترون (طیف سنجی EPR). تغییر در وضعیت انرژی اسپین های هسته ای (طیف سنجی NMR)

ارتعاش - طیف چرخشی (ارتعاشات اتم ها در یک مولکول). طیف سنجی IR

تغییرات در حالت انرژی الکترون های خارجی (ظرفیت) (طیف سنجی UV و مرئی، طیف سنجی رامان)

در حالت انرژی الکترون های داخلی اتم ها (اشعه ایکس)

در حالت انرژی هسته ها (روش های تجزیه و تحلیل فیزیک هسته ای)

طیف الکترومغناطیسی از تشعشعات گامای سخت با طول موج های بسیار کوتاه تا امواج رادیویی بلند متغیر است. هر ناحیه از طیف با انواع خاصی از حرکات درون مولکولی، فرآیندها در اتم ها و هسته ها مرتبط است. وقتی کوانتوم های نور جذب یا گسیل می شوند، انرژی الکترون ها در لایه های الکترونی اتم ها و مولکول ها، انرژی ارتعاش هسته های اتم در یک مولکول و انرژی چرخش مولکول تغییر می کند.

همه انواع حرکات درون مولکولی به هم مرتبط هستند، اما برای هر یک از آنها مجموعه خاصی از مقادیر انرژی مجاز (مجاز) وجود دارد.

1.1.1 طیف مولکولی گسیل، جذب و پراکندگی رامان (به بند 1.4 مراجعه کنید)

دکترین مدرن طیف تابش الکترومغناطیسی مبتنی بر تئوری کوانتومی است که بر اساس آن یک سیستم اتمی فقط در حالت های ثابت خاصی که مربوط به یک توالی مجزا از مقادیر انرژی است پایدار است. انتقال بین دو حالت کوانتومی 1 « 2 با انرژی E 1 و E 2 منجر به جذب (جذب) می شود E 1< E 2‌ , یا انتشار (گسیل)، E 1 > E 2، انرژی به شکل تابش الکترومغناطیسی با فرکانس nبا معادله بور تعیین می شود:

DE =‌|E 1 - E 2‌|‌=hn،

جایی که E 1و E 2- انرژی حالت های اولیه و نهایی به ترتیب، هه- ثابت پلانک، n- فرکانس تشعشعات جذب شده یا ساطع شده ساعت= 6.616 10 -34 J∙s

با توجه به معادله فرکانس بور، خطی در طیف با فرکانس (s -1) ظاهر می شود.

n = |E 1 - E 2‌|/h

یا با عدد موج (cm -1)

u = |E 1 - E 2‌|/hc.

انتقال از سطح انرژی پایین تر به سطح بالاتر، طیف جذبی (جذب) و از سطح بالایی به پایینی - طیف گسیلی (گسیلی) ایجاد می کند (شکل 2).

روش های طیف سنجی نوری تجزیه و تحلیل از گسستگی سطوح انرژی مولکول ها و گسیل یا جذب تابش استفاده می کنند که با انتقال یک مولکول یا اتم از یک سطح انرژی به سطح دیگر مرتبط است (شکل 1). انرژی کوانتوم های نور در طیف سنجی با در نظر گرفتن 1 -1 ≡ 11.9631 J/mol بر حسب سانتی متر متقابل بیان می شود. کوانتوم هایی که در طول انتقال های الکترونیکی به وجود می آیند بیشترین انرژی را دارند (از 40 تا 400 کیلوژول بر مول)، پس از آن کوانتوم های ارتعاشی (از 4 تا 40 کیلوژول بر مول) و سپس کوانتوم های چرخشی با کمترین انرژی (4/0 تا 4 کیلوژول بر مول) قرار دارند. ). انتقال الکترونیکی به طور همزمان با انتقال ارتعاشی و چرخشی همراه است، یعنی. نشان می دهد الکترونیکی - ارتعاشی - چرخشیانتقال (شکل 3).

برنج. 31. نمودار سطوح انرژی یک مولکول دو اتمی: E e - سطوح انرژی الکترون. E v– سطوح انرژی ارتعاشی (ارتعاش – ارتعاش، نوسان): E r – سطوح انرژی دورانی (چرخش): vevr- انتقال متناظر با طیف الکترونیکی - ارتعاشی - چرخشی: v v r- انتقال مربوط به طیف ارتعاشی چرخشی؛ v r- انتقال متناظر با طیف چرخشی. [زولوتوف. مبانی شیمی تجزیه. کتاب 2. ص207]

انرژی کوانتومی چنین انتقالی با فرمول بیان می شود

e el.-col.-vr = e el + e ql + e hr = hn el + hn ql + hn hr,

و فرکانس خط مربوطه در طیف برابر است با مجموع فرکانس ها (این یک خط است):

n el.-col.-temp.

برای اختصار، طیف الکترونیکی-ارتعاشی-چرخشی به سادگی نامیده می شود الکترونیکیطیف این شامل بسیاری از باندها در ناحیه UV و مرئی است. هر سری مربوط به یک انتقال الکترونیکی از سطوح بالاتر به سطوح پایین تر است (شکل 1). ما تکرار می کنیم انرژی کوانتایی که چنین انتقالی را تحریک می کند در محدوده 40 ÷ 400 kJ/mol قرار دارد. اعداد موج فرکانس ها νuکوانتوم های انتقال الکترونیکی در محدوده (3.3 ÷ 33.3)∙10 3 سانتی متر -1 قرار دارند که مربوط به طول موج است. e. لاز 0.3 تا 3 میکرون

کوانتومای انرژی کمتر در ناحیه 4 ÷ 40 کیلوژول بر مول مربوط به انتقال بین سطوح ارتعاشی است. در این صورت، تغییر در حالات چرخشی، حتی از نظر انرژی کمتر، ناگزیر رخ می دهد و ارتعاشی - چرخشیدامنه. انرژی گذار و فرکانس خط در طیف ارتعاشی- چرخشی با روابط زیر مرتبط هستند:

e count-time = e count + e time = hn count + hn time

n تعداد دفعات = n عدد + n زمان

برای یک انتقال ارتعاشی معین با فرکانس n شمارشنواری ظاهر می شود که خطوط جداگانه آن با ترکیب های مختلف اصطلاحات در مجموع مطابقت دارد nشمارش + n vr. اعداد موجی توفرکانس کوانتوم های ارتعاشی nگسترش از 30 تا 4000 سانتی متر -1 ( لاز 2.5 میکرومتر تا 0.3 میلی متر). این ناحیه مادون قرمز دور است که نزدیک به ناحیه امواج رادیویی میلی متری است.

مقدار انرژی حتی کمتر (0.4 ÷ 4 kJ/mol) فقط می تواند باعث انتقال بین سطوح چرخشی شود و صرفاً منجر به چرخشیطیف انرژی‌های انتقالی و فرکانس‌ها در طیف چرخشی با این رابطه مرتبط هستند

e time = hn زمان

هر خط در چنین طیفی دارای فرکانس است n vr، پاسخ دادن من-ام انتقال چرخشی طیف چرخشی دارای فرکانس های مرتبه 10 -1 ÷ 1 cm -1 است و به ناحیه امواج رادیویی زیر میلی متری (MV - ناحیه مایکروویو) و سانتی متری (مایکروویو - منطقه مایکروویو) گسترش می یابد.

شکل 3. شکل نوارها در طیف های مولکولی: آ- کانتور زنگی شکل صاف؛ ب –نوار با ساختار ظریف برجسته. ویژگی های نوار: منحداکثر، vحداکثر، Δ vیک باند طیفی مجموعه ای از خطوط طیفی با فاصله نزدیک است که در نتیجه برهم نهی انتقال های ارتعاشی و چرخشی همراه در یک انتقال الکترونیکی ایجاد می شود.

کانتور باند طیفی در طیف‌های مولکولی می‌تواند صاف، زنگ‌شکل یا ساختار ظریفی از خود نشان دهد (شکل 3). یک نوار بدون ساختار ظریف حل شده معمولاً مانند یک خط طیفی با سه پارامتر مشخص می شود: فرکانس. nmax(طول موج lmax) مقدار حداکثر شدت (شدت اوج) منحداکثر عرض Δ v (Δ λ ). عرض باندها در طیف ارتعاشی چرخشی می تواند به چندین ده سانتی متر معکوس برسد و در طیف الکترونیکی - چندین هزار سانتی متر معکوس.

1.1.2 تحریک طیف

اثر انرژی بر روی یک ماده می تواند به روش های حرارتی، الکترومغناطیسی، شیمیایی و غیره انجام شود. همه این تأثیرات منجر به انتشار تابش الکترومغناطیسی توسط ماده می شود. انرژی به شکل یک طیف خطی منتشر می شود که با طول موج های گسسته مشخص می شود. هنگامی که تابش طیف پیوسته از یک ماده عبور می کند، برعکس، انرژی جذب می شود و یک طیف جذبی تشکیل می شود که با طول موج های گسسته نیز مشخص می شود. نسبت شدت یک باند مربوط به همان گذار m «n، در طیف جذبی من یکو طیف انتشار من eمتفاوت است و به فرکانس انتقال بستگی دارد. نظریه منجر به رابطه می شود

آن ها شدت انتشار من eچند برابر بیشتر از شدت جذب است من یکدر منطقه فرکانس بالا بنابراین، مطالعه طیف های انتشار در مناطق مرئی و فرابنفش راحت تر است. در منطقه فرکانس‌های پایین (مناطق IR و مایکروویو) مطالعه طیف‌های جذب راحت‌تر است. در این فرکانس ها، برعکس، طیف های جذبی شدیدتر هستند.

از سوی دیگر، طیف‌های انتشار برای اتم‌ها (طیف‌های اتمی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند) و فقط برای تعداد نسبتا کمی از مولکول‌های نسبتاً ساده شناخته می‌شوند. بنابراین، طیف های مولکولی عمدتاً به عنوان طیف مورد مطالعه قرار می گیرند تصاحبهنگامی که تابش از یک منبع طیف پیوسته (به عنوان مثال، یک لامپ رشته ای) از یک کووت پر از محلول یک ماده عبور می کند. از آنجایی که هر عنصر ساختاری یک مولکول انرژی را فقط در ناحیه مشخصه خود جذب می کند، با تعیین فرکانس و کمی کردن شدت تابش جذب شده، می توان ساختار ترکیب را تعیین کرد (تحلیل کیفی) و مقدار ماده تحت آن را تعیین کرد. مطالعه (تحلیل کمی).

میدان های الکترومغناطیسی (EMF) و تابش

طیف تابش الکترومغناطیسی

میدان الکترومغناطیسی ترکیبی از دو میدان الکتریکی و مغناطیسی است که به هم مرتبط هستند.

امواج الکترومغناطیسی اختلالات میدان الکترومغناطیسی (یعنی میدان الکترومغناطیسی متناوب) منتشر شده در فضا نامیده می شود.

سرعت انتشار امواج الکترومغناطیسی در خلاء با سرعت نور در خلاء منطبق است.

طیف تشعشعات الکترومغناطیسی که در حال حاضر توسط بشر تسلط دارد، به طور غیرعادی گسترده به نظر می رسد: از چند هزار متر تا -12 سانتی متر.

اکنون مشخص شده است که امواج رادیویی، نور، تابش مادون قرمز و فرابنفش، اشعه ایکس و تابش همگی امواجی با ماهیت الکترومغناطیسی یکسان هستند و از نظر طول موج متفاوت هستند. مناطق خاصی از طیف الکترومغناطیسی وجود دارد که تولید و ثبت امواج در آنها دشوار است. انتهای موج بلند و کوتاه طیف خیلی دقیق تعریف نشده است. مقیاس تابش الکترومغناطیسی در شکل نشان داده شده است. 7.1.

شماره 1 - 11 - زیر باندهای ایجاد شده توسط کمیته مشاوره بین المللی ارتباطات رادیویی (ICRC). بر اساس تصمیم این کمیته، زیر باندهای 5 - 11 متعلق به امواج رادیویی است. طبق مقررات CCIR، محدوده مایکروویو شامل امواجی با فرکانس گیگاهرتز است. با این حال، از نظر تاریخی، محدوده مایکروویو به عنوان نوسانات با طول موج 1 متر تا 1 میلی متر شناخته می شد. زیر محدوده های شماره 1 - 4 میدان های الکترومغناطیسی فرکانس های صنعتی را مشخص می کنند.

محدوده نوری در رادیوفیزیک، اپتیک و الکترونیک کوانتومی به محدوده طول موج تقریباً از زیر میلی متر تا فرابنفش دور اشاره دارد. محدوده مرئی بخش کوچکی از محدوده نوری است. مرزهای انتقال تابش ماوراء بنفش، اشعه ایکس، پرتو دقیقاً ثابت نیست، اما تقریباً با مقادیر نشان داده شده در نمودار مطابقت دارد. تابش به تابش انرژی های بسیار بالا تبدیل می شود که به آن پرتوهای کیهانی می گویند.

طیف الکترومغناطیسی

طیف الکترومغناطیسی- مجموع تمام محدوده های فرکانس تابش الکترومغناطیسی.

طول موج - فرکانس - انرژی فوتون

مقادیر زیر به عنوان ویژگی های طیفی تابش الکترومغناطیسی استفاده می شود:

فرکانس نوسان - مقیاس فرکانس در مقاله جداگانه ای آورده شده است.
انرژی فوتون (کوانتوم میدان الکترومغناطیسی).

شفافیت یک ماده برای پرتوهای گاما، برخلاف نور مرئی، به شکل شیمیایی و حالت تجمع ماده بستگی ندارد، بلکه عمدتاً به بار هسته های سازنده ماده و انرژی پرتوهای گاما بستگی دارد. . بنابراین، ظرفیت جذب یک لایه از ماده برای پرتوهای گاما را می توان در اولین تقریب با چگالی سطح آن (بر حسب گرم بر سانتی متر مربع) مشخص کرد. هیچ آینه یا عدسی برای اشعه γ وجود ندارد.

هیچ حد پایین‌تری برای تابش گاما وجود ندارد، اما معمولاً اعتقاد بر این است که کوانتوم‌های گاما از هسته منتشر می‌شوند و کوانتوم‌های پرتو ایکس از پوسته الکترونی اتم ساطع می‌شوند (این فقط یک تفاوت اصطلاحی است که تأثیری بر خواص فیزیکی تابش).

تابش اشعه ایکس

از 0.1 نانومتر = 1 Å (12400 eV) تا 0.01 نانومتر = 0.1 Å (124000 eV) - تابش اشعه ایکس سخت. منابع: برخی از واکنش های هسته ای، لوله های پرتو کاتدی.
10 نانومتر (124 eV) تا 0.1 نانومتر = 1 Å (12400 eV) - اشعه ایکس نرم. منابع: لوله های اشعه کاتدی، تابش پلاسمای حرارتی.

کوانتوم های پرتو ایکس عمدتاً در هنگام انتقال الکترون ها در لایه الکترونی اتم های سنگین به مدارهای کم ارتفاع منتشر می شوند. جای خالی در مدارهای کم ارتفاع معمولاً در اثر برخورد الکترون ایجاد می شود. تابش اشعه ایکس ایجاد شده به این روش دارای یک طیف خطی با فرکانس های مشخصه یک اتم است (به تشعشع مشخصه مراجعه کنید). این به ویژه امکان مطالعه ترکیب مواد را می دهد (تجزیه و تحلیل فلورسانس اشعه ایکس). اشعه ایکس حرارتی، برمسترالونگ و سنکروترون دارای طیف پیوسته هستند.

در پرتوهای ایکس، پراش توسط شبکه‌های کریستالی مشاهده می‌شود، زیرا طول امواج الکترومغناطیسی در این فرکانس‌ها نزدیک به دوره‌های شبکه‌های کریستالی است. روش تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس بر این اساس است.

اشعه ماوراء بنفش

محدوده: 400 نانومتر (3.10 eV) تا 10 نانومتر (124 eV)

نام	مخفف	طول موج بر حسب نانومتر	مقدار انرژی در هر فوتون
نزدیک	NUV	400 - 300	3.10 - 4.13 eV
میانگین	MUV	300 - 200	4.13 - 6.20 eV
به علاوه	F.U.V.	200 - 122	6.20 - 10.2 eV
مفرط	EUV، XUV	121 - 10	10.2 - 124 ولت
وکیوم	VUV	200 - 10	6.20 - 124 ولت
فرابنفش A، برد موج بلند، نور سیاه	UVA	400 - 315	3.10 - 3.94 eV
فرابنفش B (میانگین)	UVB	315 - 280	3.94 - 4.43 eV
فرابنفش C، موج کوتاه، برد میکروب کشی	UVC	280 - 100	4.43 - 12.4 eV

تابش نوری

تابش در محدوده نوری (نور مرئی و تشعشعات مادون قرمز نزدیک) آزادانه از جو عبور می کند و می تواند به راحتی در سیستم های نوری منعکس و شکست شود. منابع: تابش حرارتی (از جمله خورشید)، فلورسانس، واکنش های شیمیایی، LED.

از 30 گیگاهرتز تا 300 گیگاهرتز - مایکروویو.
از 3 گیگاهرتز تا 30 گیگاهرتز - امواج سانتی متری (مایکروویو).
از 300 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز - امواج دسی متر.
از 30 مگاهرتز تا 300 مگاهرتز - امواج متر.
از 3 مگاهرتز تا 30 مگاهرتز - امواج کوتاه.
از 300 کیلوهرتز تا 3 مگاهرتز - امواج متوسط.
از 30 کیلوهرتز تا 300 کیلوهرتز - امواج بلند.
از 3 کیلوهرتز تا 30 کیلوهرتز - امواج فوق العاده بلند (میلی متری).

برخلاف محدوده نوری، مطالعه طیف در محدوده رادیویی نه با جداسازی امواج فیزیکی، بلکه با روش های پردازش سیگنال انجام می شود.

همچنین ببینید

بنیاد ویکی مدیا 2010.

فرهنگ لغت توضیحی انگلیسی به روسی در زمینه فناوری نانو. - M. - یک میدان الکترومغناطیسی کوتاه مدت که در حین انفجار یک سلاح هسته ای در نتیجه برهمکنش پرتوهای گاما و نوترون های ساطع شده در طی یک انفجار هسته ای با اتم های محیط رخ می دهد. طیف فرکانس یک پالس الکترومغناطیسی... ... دیکشنری دریایی

پالس الکترومغناطیسی یک انفجار هسته ای- یک میدان الکترومغناطیسی کوتاه مدت که در حین انفجار یک سلاح هسته ای در نتیجه برهمکنش پرتوهای گاما و نوترون های ساطع شده در طی یک انفجار هسته ای با اتم های محیط رخ می دهد. طیف قطعات E.m.i. مربوط به محدوده ... ... حفاظت مدنی. فرهنگ لغت مفهومی و اصطلاحی

طیف نوری

طیف نور- نور خورشید پس از عبور از منشور شیشه ای مثلثی شکل طیف (طیف لاتین از spectare look لاتین) در فیزیک، توزیع مقادیر یک کمیت فیزیکی (معمولا انرژی، فرکانس یا جرم) و همچنین یک نمایش گرافیکی... . .. ویکیپدیا

پالس الکترومغناطیسی- یک میدان الکترومغناطیسی کوتاه مدت که در حین انفجار یک سلاح هسته ای در نتیجه برهمکنش پرتوهای گاما و نوترون های ساطع شده در طول انفجار هسته ای با اتم های محیط رخ می دهد. طیف فرکانس I.e.m. غیرفعال می کند یا ... فرهنگ لغت شرایط اضطراری

تایپ کنید