- النص
- تاريخ
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY Incande
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
Incandescent Bulb
Virtual Spectrum
Diffraction Grating
Spectroscope
Eye of Human Retina RReettiinnaa
Real Spectrum RReeaall SSppeeccttrruumm
1 2
by DR. STEPHEN THOMPSON MR. JOE STALEY
The contents of this module were developed under grant award # P116B-001338 from the Fund for the Improvement of Postsecondary Education (FIPSE), United States Department of Education. However, those contents do not necessarily represent the policy of FIPSE and the Department of Education, and you should not assume endorsement by the Federal government.
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
CONTENTS
2 Introduction 3 Electromagnetic Radiation Ruler: The ER Ruler 4 Numbering Electromagnetic Radiation 5 Waves 6 Frequency And Wavelength 7 Questions For The ER Ruler 8 Fundamental Processes 9 Spectroscope 10 Interference: The Principle By Which Light Is Broken Up 11 Diffraction 12 An Atomic Line Emission Spectrum From A Discharge Tube 13 Fluorescent Lights 14 Continuous Emission 15 The Origins Of Band Spectra 16 Origins Of band Spectra 17 The Frank-Condon Principle 18 Band Spectra 19 Lasers 20 Simple Spectra 21 Complex Spectra 22 Spectral Questions
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
INTRODUCTION
Spectroscopy is the study of the interaction of electromagnetic radiation with matter. When matter is energized (excited) by the application of thermal, electrical, nuclear or radiant energy, electromagnetic radiation is often emitted as the matter relaxes back to its original (ground) state. The spectrum of radiation emitted by a substance that has absorbed energy is called an emission spectrum and the science is appropriately called emission spectroscopy. Another approach often used to study the interaction of electromagnetic radiation with matter is one whereby a continuous range of radiation (e.g., white light) is allowed to fall on a substance; then the frequencies absorbed by the substance are examined. The resulting spectrum from the substance contains the original range of radiation with dark spaces that correspond to missing, or absorbed, frequencies. This type of spectrum is called an absorption spectrum. In spectroscopy the emitted or absorbed radiation is usually analyzed, i.e., separated into the various frequency components, and the intensity is measured by means of an instrument called a spectrometer. The resultant spectrum is mainly a graph of intensity of emitted or absorbed radiation versus wavelength or frequency. There are in general three types of spectra: continuous, line, and band. The sun and heated solids produce continuous spectra in which the emitted radiation contains all frequencies within a region of the electromagnetic spectrum. A rainbow and light from a light bulb are examples of continuous spectra. Line spectra are produced by excited atoms in the gas phase and contain only certain frequencies, all other frequencies being absent. Each chemical element of the periodic chart has a unique and, therefore, characteristic line spectrum. Band spectra are produced by excited molecules emitting radiation in groups of closely spaced lines that merge to form bands. These categories of emission and absorption spectra contain tremendous amounts of useful information about the structure and composition of matter. Spectroscopy is a powerful and sensitive form of chemical analysis, as well as a method of probing electronic and nuclear structure and chemical bonding. The key to interpreting this spectral information is the knowledge that certain atomic and molecular processes involve only certain energy ranges. Page 3 shows the regions of the electromagnetic spectrum and the associated energy transitions that occur in atomic and molecular processes.
Much of the scientific knowledge of the structure of the universe, from stars to atoms, is derived from interpretations of the interaction of radiation with matter. One example of the power of these techniques is the determination of the composition, the velocities, and the evolutionary dynamics of stars. The source of the incredible amount of energy produced by the sun is nuclear fusion reactions going on within the hot interior (temperature 40 x 106K). Two fusion cycles, the carbon cycle and the proton cycle, convert hydrogen nuclei into helium nuclei via heavier nuclei, such as carbon 12 and nitrogen 14. The enormous radiation of energy from the hot core seethes outwards by convection. This radiation consists of the entire electromagnetic spectrum as a continuous spectrum. Towards the surface of the sun (the photosphere), the different elements all absorb at their characteristic frequencies. The radiation that shoots into space toward earth is a continuous emission spectrum with about 22,000 dark absorption lines present in it (Fraunhofer lines), of which about 70% have been identified. These absorption lines - i.e., missing frequencies - prove that more than 60 terrestrial elements are certainly present in the sun.
2
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
ELECTROMAGNETIC RADIATION RULER: THE ER RULER
Energy Level Transition Energy Wavelength
Joules 10-27
Plank’s constant, h = 6.63 x 10-34J s. Nuclear and electron spin
The speed of light, c = 3.0 x 108 m s-1.
10-26
10-25
109
nm 104 106 108 1010 10-2 10-4 10-6 1 RF μμW UV X γγIR 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 110022 6 8 2 10-1 10
W
avelength aavveelleennggtthh
10-24
10-23
700 nm
Molecular rotations
107
10-22
650 nm
10-21
105
Molecular vibrations
10-20
600 nm
10-19
1011003 VIS
550 nm
Valence electrons
10-18
Middle-shell electrons
10-17
500 nm
10-16 450 nm
Inner-shell electrons
10-15
10-14
400 nm
10-13
10-3
RF = Radio frequency radiation
Nuclear
10-12
μW = Microwave radiation IR = Infrared radiation VIS = Visible light radiation
10-11
UV = Ultraviolet radiation
10-5
X = X-ray radiation 10-10
γ = gamma ray radiation
3
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
NUMBERING ELECTROMAGNETIC RADIATION
Radiation may be described in one of two ways: either as a stream of energy pulses (photons) or as energy waves sent out from a source at the speed of light. Scientists use whichever interpretation works best to explain an experiment involving radiation. The photon and wave theories are linked by Plank’s law:
E = hν
where E is the photon energy in Joules (J), ν is the frequency of the radiation (Hz or s-1) and h is Plank’s constant (6.63 x 10-34 J s).
Wavelength and frequency are related by c = λν
where c is the speed of light (3 x 108 m s-1), λ is the wavelength of the radiation (often reported in nm), and ν is the frequency.
PREFIXES AND SCIENTIFIC NOTATION Prefix Symbol Value Yotta Y 1,000,000,000,000,000,000,000,000 Zetta Z 1,000,000,000,000,000,000,000 Exa E 1,000,000,000,000,000,000 Peta P 1,000,000,000,000,000 tera T 1,000,000,000,000 giga G 1,000,000,000 mega M 1,000,000 kilo k 1,000 hecto h 100 deka da 10
1.0
deci d 0.1 centi c 0.01 milli m 0.001 micro µ 0.000001 nano n 0.000000001 pico p 0.000000000001 femto f 0.000000000000001 atto a 0.000000000000000001 zepto z 0.000000000000000000001 yocto y 0.000000000000000000000001
How many meters are in a nanometer?
How many megabytes in a gigabyte? How many kilobytes in a terabyte? What is the frequency of a one nanometer photon? What is its energy? A rough calculation suggests that there might be 1025 stars in the observable universe. How many Yotta
stars is that?
Could you see a 500 nm speck of dust? Why? You can calculate the kinetic energy, in Joules, of a moving object by multiplying its mass, in kilograms,
times the square of its velocity, in meters per second,
and dividing the result by two. What is the kinetic energy of a 1.0 Mgram elephant flying at 10 meters per second? Of a 10 gram meteoroid moving at Mmeters per second?
Notation 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
101 100 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9
10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
Some Greek letters which we will use: α = “alpha”; as in α particle. β = “beta”; as in β particle. γ = “gamma”; as in γ ray. δ = “delta”; used with a plus or minus sign
to represent partial charges in
polarized molecules. Δ = “delta”; a capital delta is used for a
change in a quantity. λ = “lambda”; used for wavelength. ν = “nu”; used for frequency. μ = “mu”; used for the prefix micro. π = “pi” is the ratio of the circumference of
a circle to its diameter. Ω = “omega”; a capital omega is used for
electrical resistance.
4
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
WAVES
The fisherman rises and falls with the passing waves. The (vertical) distance the fisherman moves through is called the amplitude of the wave. The distance between crests of the wave is called the wavelength. The time it takes for the fisherman to go from one wave top (crest), down to the bottom (trough) and back up to the top is called the period; its inverse is called the frequency. If the sea is choppy we could say that the number of waves going by the fisherman in a second is the frequency.
There is a general relationship for all waves that the velocity of the wave is the product of the wavelength times the frequency.
v = λν
Measure the wavelength and amplitude, in centimeters, of the fisherman’s wave.
If the frequency of the wave is 2.5 Hz, calculate its velocity.
5
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
FREQUENCY AND WAVELENGTH
TIME
0.000
s
0.125
s
0.250
s
0.375
s
0.500s
0.625
s
0.750
s
0.875
s
1.000
s
0.000 s 0.125 s
0.250
s
0.375
s
0.500s
0.625
s
0.750
s
0.875
s
1.000 s
Each of the vertical sequences of pictures above shows a wave moving to the right. Since electromagnetic radia-Does the wave on the left have the same tion always travels at the same velocity (in vacuum and nearly so in air) and that velocity is equal to the product of wavelength and frequency, then increasing the frequency must decrease the wavelength.
velocity as the wave on the right?
6
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
QUESTIONS FOR THE ER RULER
Plank’s constant, h = 6.63 x 10-34 J s
Incandescent Bulb
Virtual Spectrum
Diffraction Grating
Spectroscope
Eye of Human Retina RReettiinnaa
Real Spectrum RReeaall SSppeeccttrruumm
1 2
by DR. STEPHEN THOMPSON MR. JOE STALEY
The contents of this module were developed under grant award # P116B-001338 from the Fund for the Improvement of Postsecondary Education (FIPSE), United States Department of Education. However, those contents do not necessarily represent the policy of FIPSE and the Department of Education, and you should not assume endorsement by the Federal government.
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
CONTENTS
2 Introduction 3 Electromagnetic Radiation Ruler: The ER Ruler 4 Numbering Electromagnetic Radiation 5 Waves 6 Frequency And Wavelength 7 Questions For The ER Ruler 8 Fundamental Processes 9 Spectroscope 10 Interference: The Principle By Which Light Is Broken Up 11 Diffraction 12 An Atomic Line Emission Spectrum From A Discharge Tube 13 Fluorescent Lights 14 Continuous Emission 15 The Origins Of Band Spectra 16 Origins Of band Spectra 17 The Frank-Condon Principle 18 Band Spectra 19 Lasers 20 Simple Spectra 21 Complex Spectra 22 Spectral Questions
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
INTRODUCTION
Spectroscopy is the study of the interaction of electromagnetic radiation with matter. When matter is energized (excited) by the application of thermal, electrical, nuclear or radiant energy, electromagnetic radiation is often emitted as the matter relaxes back to its original (ground) state. The spectrum of radiation emitted by a substance that has absorbed energy is called an emission spectrum and the science is appropriately called emission spectroscopy. Another approach often used to study the interaction of electromagnetic radiation with matter is one whereby a continuous range of radiation (e.g., white light) is allowed to fall on a substance; then the frequencies absorbed by the substance are examined. The resulting spectrum from the substance contains the original range of radiation with dark spaces that correspond to missing, or absorbed, frequencies. This type of spectrum is called an absorption spectrum. In spectroscopy the emitted or absorbed radiation is usually analyzed, i.e., separated into the various frequency components, and the intensity is measured by means of an instrument called a spectrometer. The resultant spectrum is mainly a graph of intensity of emitted or absorbed radiation versus wavelength or frequency. There are in general three types of spectra: continuous, line, and band. The sun and heated solids produce continuous spectra in which the emitted radiation contains all frequencies within a region of the electromagnetic spectrum. A rainbow and light from a light bulb are examples of continuous spectra. Line spectra are produced by excited atoms in the gas phase and contain only certain frequencies, all other frequencies being absent. Each chemical element of the periodic chart has a unique and, therefore, characteristic line spectrum. Band spectra are produced by excited molecules emitting radiation in groups of closely spaced lines that merge to form bands. These categories of emission and absorption spectra contain tremendous amounts of useful information about the structure and composition of matter. Spectroscopy is a powerful and sensitive form of chemical analysis, as well as a method of probing electronic and nuclear structure and chemical bonding. The key to interpreting this spectral information is the knowledge that certain atomic and molecular processes involve only certain energy ranges. Page 3 shows the regions of the electromagnetic spectrum and the associated energy transitions that occur in atomic and molecular processes.
Much of the scientific knowledge of the structure of the universe, from stars to atoms, is derived from interpretations of the interaction of radiation with matter. One example of the power of these techniques is the determination of the composition, the velocities, and the evolutionary dynamics of stars. The source of the incredible amount of energy produced by the sun is nuclear fusion reactions going on within the hot interior (temperature 40 x 106K). Two fusion cycles, the carbon cycle and the proton cycle, convert hydrogen nuclei into helium nuclei via heavier nuclei, such as carbon 12 and nitrogen 14. The enormous radiation of energy from the hot core seethes outwards by convection. This radiation consists of the entire electromagnetic spectrum as a continuous spectrum. Towards the surface of the sun (the photosphere), the different elements all absorb at their characteristic frequencies. The radiation that shoots into space toward earth is a continuous emission spectrum with about 22,000 dark absorption lines present in it (Fraunhofer lines), of which about 70% have been identified. These absorption lines - i.e., missing frequencies - prove that more than 60 terrestrial elements are certainly present in the sun.
2
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
ELECTROMAGNETIC RADIATION RULER: THE ER RULER
Energy Level Transition Energy Wavelength
Joules 10-27
Plank’s constant, h = 6.63 x 10-34J s. Nuclear and electron spin
The speed of light, c = 3.0 x 108 m s-1.
10-26
10-25
109
nm 104 106 108 1010 10-2 10-4 10-6 1 RF μμW UV X γγIR 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 110022 6 8 2 10-1 10
W
avelength aavveelleennggtthh
10-24
10-23
700 nm
Molecular rotations
107
10-22
650 nm
10-21
105
Molecular vibrations
10-20
600 nm
10-19
1011003 VIS
550 nm
Valence electrons
10-18
Middle-shell electrons
10-17
500 nm
10-16 450 nm
Inner-shell electrons
10-15
10-14
400 nm
10-13
10-3
RF = Radio frequency radiation
Nuclear
10-12
μW = Microwave radiation IR = Infrared radiation VIS = Visible light radiation
10-11
UV = Ultraviolet radiation
10-5
X = X-ray radiation 10-10
γ = gamma ray radiation
3
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
NUMBERING ELECTROMAGNETIC RADIATION
Radiation may be described in one of two ways: either as a stream of energy pulses (photons) or as energy waves sent out from a source at the speed of light. Scientists use whichever interpretation works best to explain an experiment involving radiation. The photon and wave theories are linked by Plank’s law:
E = hν
where E is the photon energy in Joules (J), ν is the frequency of the radiation (Hz or s-1) and h is Plank’s constant (6.63 x 10-34 J s).
Wavelength and frequency are related by c = λν
where c is the speed of light (3 x 108 m s-1), λ is the wavelength of the radiation (often reported in nm), and ν is the frequency.
PREFIXES AND SCIENTIFIC NOTATION Prefix Symbol Value Yotta Y 1,000,000,000,000,000,000,000,000 Zetta Z 1,000,000,000,000,000,000,000 Exa E 1,000,000,000,000,000,000 Peta P 1,000,000,000,000,000 tera T 1,000,000,000,000 giga G 1,000,000,000 mega M 1,000,000 kilo k 1,000 hecto h 100 deka da 10
1.0
deci d 0.1 centi c 0.01 milli m 0.001 micro µ 0.000001 nano n 0.000000001 pico p 0.000000000001 femto f 0.000000000000001 atto a 0.000000000000000001 zepto z 0.000000000000000000001 yocto y 0.000000000000000000000001
How many meters are in a nanometer?
How many megabytes in a gigabyte? How many kilobytes in a terabyte? What is the frequency of a one nanometer photon? What is its energy? A rough calculation suggests that there might be 1025 stars in the observable universe. How many Yotta
stars is that?
Could you see a 500 nm speck of dust? Why? You can calculate the kinetic energy, in Joules, of a moving object by multiplying its mass, in kilograms,
times the square of its velocity, in meters per second,
and dividing the result by two. What is the kinetic energy of a 1.0 Mgram elephant flying at 10 meters per second? Of a 10 gram meteoroid moving at Mmeters per second?
Notation 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
101 100 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9
10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
Some Greek letters which we will use: α = “alpha”; as in α particle. β = “beta”; as in β particle. γ = “gamma”; as in γ ray. δ = “delta”; used with a plus or minus sign
to represent partial charges in
polarized molecules. Δ = “delta”; a capital delta is used for a
change in a quantity. λ = “lambda”; used for wavelength. ν = “nu”; used for frequency. μ = “mu”; used for the prefix micro. π = “pi” is the ratio of the circumference of
a circle to its diameter. Ω = “omega”; a capital omega is used for
electrical resistance.
4
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
WAVES
The fisherman rises and falls with the passing waves. The (vertical) distance the fisherman moves through is called the amplitude of the wave. The distance between crests of the wave is called the wavelength. The time it takes for the fisherman to go from one wave top (crest), down to the bottom (trough) and back up to the top is called the period; its inverse is called the frequency. If the sea is choppy we could say that the number of waves going by the fisherman in a second is the frequency.
There is a general relationship for all waves that the velocity of the wave is the product of the wavelength times the frequency.
v = λν
Measure the wavelength and amplitude, in centimeters, of the fisherman’s wave.
If the frequency of the wave is 2.5 Hz, calculate its velocity.
5
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
FREQUENCY AND WAVELENGTH
TIME
0.000
s
0.125
s
0.250
s
0.375
s
0.500s
0.625
s
0.750
s
0.875
s
1.000
s
0.000 s 0.125 s
0.250
s
0.375
s
0.500s
0.625
s
0.750
s
0.875
s
1.000 s
Each of the vertical sequences of pictures above shows a wave moving to the right. Since electromagnetic radia-Does the wave on the left have the same tion always travels at the same velocity (in vacuum and nearly so in air) and that velocity is equal to the product of wavelength and frequency, then increasing the frequency must decrease the wavelength.
velocity as the wave on the right?
6
FOUNDATIONS OF SPECTROSCOPY
QUESTIONS FOR THE ER RULER
Plank’s constant, h = 6.63 x 10-34 J s
0/5000
أسس التحليل الطيفي
لمبة المتوهجة الطيف الظاهري
حيود المطياف
العين من شبكية العين البشرية rreettiinnaa
الحقيقي الطيف rreeaall ssppeeccttrruumm
1
2 ب dr. ستيفن طومسون السيد. جو ستالي
تم إعداد محتويات هذه الوحدة تحت جائزة منحة # p116b-001338 من الصندوق لتحسين التعليم الجامعي (fipse)،الولايات المتحدة وزارة التربية والتعليم. ومع ذلك، تلك المحتويات لا تمثل بالضرورة سياسة fipse وزارة التربية والتعليم، ويجب أن لا تفترض تأييد من قبل الحكومة الاتحادية.
أسس التحليل الطيفي
محتويات 2 مقدمة 3 الكهرومغناطيسية حاكم الإشعاع:الحاكم 4 الإشعاع الكهرومغناطيسي ترقيم إيه 5 6 موجات التردد والطول الموجي 7 أسئلة للحاكم إيه 8 العمليات الأساسية 9 المطياف 10 تدخل:المبدأ الذي هو كسر تضيء 11 الحيود 12 خط طيف الانبعاث الذري من أنبوب التفريغ 13 مصابيح الفلورسنت 14 الانبعاثات المستمر 15 أصول أطياف الفرقة 16 أصول أطياف الفرقة 17 وفرانك كوندون المبدأ 18 أطياف الليزر الفرقة 19 20 بسيطة أطياف أطياف مجمع 21 22 سؤالا الطيفية
أسس التحليل الطيفي
مقدمةالتحليل الطيفي هو دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المادة. عندما يتم تنشيط المسألة (متحمس) من خلال تطبيق الطاقة الحرارية والكهربائية والنووية أو المشعة، وغالبا ما ينبعث الإشعاع الكهرومغناطيسي، ذلك لأن المسألة يرتاح مرة أخرى إلى حالته الأصلية (الأرض).يسمى طيف الإشعاع المنبعث من المادة التي استوعبت الطاقة لطيف الانبعاث ويسمى علم التحليل الطيفي الانبعاثات بشكل مناسب. وثمة نهج آخر كثيرا ما تستخدم لدراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المسألة هي واحدة حيث يتم السماح لمجموعة مستمرة من الإشعاع (على سبيل المثال، الضوء الأبيض) ليسقط على مادة؛ثم يتم فحص الترددات التي تمتصها هذه المادة. الطيف الناتجة عن مادة تحتوي على النطاق الأصلي للإشعاع مع الأماكن المظلمة التي تتوافق مع المفقودين، أو استيعابها، الترددات. ويسمى هذا النوع من الطيف لطيف الامتصاص. في التحليل الطيفي عادة يتم تحليل الإشعاعات المنبعثة أو استيعابها، أي فصلها إلى مكونات تردد مختلف،ويتم قياس كثافة عن طريق أداة تسمى مطياف. الطيف الناتجة بشكل رئيسي رسم بياني لشدة الإشعاع المنبعث أو استيعابها مقابل الطول الموجي أو تردد. هناك بشكل عام ثلاثة أنواع من أطياف: مستمر، والخط، والفرقة.المواد الصلبة الشمس وساخنة إنتاج أطياف المستمر الذي الاشعاع المنبعث يحتوي على جميع الترددات داخل المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي. قوس قزح وضوء من لمبة ضوء أمثلة من أطياف مستمرة. ويتم إنتاج الأطياف سطرا الذرات المثارة في الطور الغازي وتحتوي فقط على ترددات معينة، وجميع ترددات أخرى غيابهم.كل عنصر كيميائي من الرسم البياني الدورية لديه، الطيف فريدة من نوعها، وبالتالي خط مميزة. ويتم إنتاج أطياف الفرقة بواسطة الجزيئات التي ينبعث منها إشعاع متحمس في مجموعات من خطوط متباعدة عن كثب أن الاندماج لتكوين العصابات. هذه الفئات من الانبعاثات والأطياف امتصاص تحتوي على كميات هائلة من المعلومات المفيدة حول بنية وتكوين المسألة.التحليل الطيفي هو شكل قوي وحساسة من التحليل الكيميائي، وكذلك وسيلة لسبر بنية الإلكترونية والنووية والروابط الكيميائية. المفتاح لتفسير هذه المعلومات الطيفية هو معرفة أن بعض العمليات الذري والجزيئي تنطوي معينة فقط نطاقات الطاقة.صفحة 3 يبين مناطق الطيف الكهرومغناطيسي والتحولات الطاقة المرتبطة التي تحدث في العمليات الذرية والجزيئية.
مشتق الكثير من المعرفة العلمية لهيكل الكون، من الذرات إلى نجوم، من التفسيرات للتفاعل الإشعاع مع المادة. مثال واحد من قوة هذه التقنيات هو تحديد التكوين،سرعات، وديناميات التطور من النجوم. مصدر كمية لا تصدق من الطاقة التي تنتجها الشمس وتفاعلات الاندماج النووي يحدث في الداخل الساخن (درجة الحرارة 40 × 106K). دورتين الانصهار، ودورة الكربون ودورة البروتون، لتحويل نواة الهيدروجين لتكوين نواة الهليوم عبر أثقل النوى، مثل الكربون 12 والنيتروجين 14.الإشعاع هائلة من الطاقة من جوهر حار يغلي إلى الخارج عن طريق الحمل الحراري. ويتكون هذا الإشعاع من الطيف الكهرومغناطيسي كله باعتباره الطيف المستمر. نحو سطح الشمس (الفوتوسفير)، والعناصر المختلفة في استيعاب جميع تردداتها مميزة. الإشعاع يطلق النار في الفضاء باتجاه الأرض هو طيف الانبعاث المستمر مع حوالي 22،000 خطوط الامتصاص المظلمة موجودة فيه (خطوط فراونهوفر)، منها حوالي 70٪ تم تحديدها. هذه خطوط الامتصاص - أي الترددات في عداد المفقودين - إثبات أن أكثر من 60 عناصر الأرضية هي بالتأكيد موجودة في الشمس.
2
أسس التحليل الطيفي
الكهرومغناطيسي الإشعاع الحاكم: حاكم إيه
طاقة مستوى الطاقة الطول الموجي انتقال
جول 10-27 لوح المستمر، H = 6.63 × 10 34j ق. تدور النووية والإلكترون
من سرعة الضوء، ج = 3.0 × 108 م S-1.
10-26 10-25
109 نانومتر 104 106 108 1010 10-2 10-4 10-06 يناير RF μμw الأشعة فوق البنفسجية X γγir 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 110022 6 8 2 10-1 10
ث avelength aavveelleennggtthh
10-24 10-23
700 نانومتر تناوب الجزيئية
107
650 نانومتر 10-22
10-21
105
الاهتزازات الجزيئية 10-20
600 نانومتر 10-19
1011003 فيما
550 نانومتر إلكترونات التكافؤ
10-18 الإلكترونات
الأوسط قذيفة
10-17
500 نانومتر 10-16 450 نانومتر
الإلكترونات الداخلية قذيفة
10-15 10-14
400 نانومتر 10-13
10-3 = RF تردد الراديو الإشعاع النووي
μw 10-12 = الميكروويف الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء = تجاه = إشعاع الضوء المرئي
10-11 الأشعة فوق البنفسجية الأشعة فوق البنفسجية =
10-5 س = إشعاع الأشعة السينية 10-10
γ = غاما إشعاع راي
3
أسس التحليل الطيفي
ترقيم الإشعاع الكهرومغناطيسي
يمكن وصفها الإشعاع في واحدة من طريقتين: إما تيار من النبضات الطاقة (الفوتونات) أو كما موجات الطاقة ترسل من مصدر في سرعة الضوء. استخدام العلماء أيهما التفسير يعمل بشكل أفضل لشرح تجربة تنطوي الإشعاع. وترتبط النظريات الفوتون والموجة من قبل القانون بندا في:
ه = hνحيث E هي طاقة الفوتون في الجول (J)، ν هو التردد من الإشعاع (هرتز أو S-1) و H هو خشبة المستمر (6.63 X 10-34 شبيبة). ترتبط
الطول الموجي والتردد من قبل ج = λν
حيث c هي سرعة الضوء (3 × 108 متر S-1)، λ هو الطول الموجي للإشعاع (غالبا ما ذكرت في نانومتر)، وν هو التردد.
البادئات والعلمية تدوين بادئة رمز قيمة yotta Y 1،000،000،000.000.000.000.000.000 ZETTA Z 1.000.000.000.000.000.000.000 إكساء ه 1.000.000.000.000.000.000 بيتا ف 1.000.000.000.000.000 تيرا 1،000،000،000،000 ر ز جيجا 1،000،000،000 1،000،000 كيلو متر ميجا ك 1،000 الهيكتو ح 100 ديكا دا 10
1.0 ديسي د 0.1 السنتي ج 0.01 ملي متر 0.001 μ الصغيرة نانو 0.000001 N 0.000000001 بيكو ف +0.000000000001 فيمتو و 0.000000000000001 أتو ل،000000000000000001 ZEPTO Z 0.000000000000000000001 yocto Y ،000000000000000000000001
كم متر في النانومتر؟
كم ميغا بايت في غيغا بايت؟ كم كيلو بايت في تيرابايت؟ ما هو تواتر الفوتون نانومتر واحد؟ ما هي الطاقة؟ يشير إلى وجود حساب تقريبي أنه قد يكون هناك 1025 النجوم في الكون. كم عدد yotta
نجوم هذا؟
هل يمكن أن نرى بقعة نانومتر 500 من الغبار؟ لماذا؟يمكنك حساب الطاقة الحركية، في الجول، من جسم متحرك عن طريق ضرب كتلته، بالكيلوغرام،
أضعاف مربع من سرعته، في متر في الثانية الواحدة،
وقسمة الناتج على اثنين. ما هي الطاقة الحركية ل1.0 mgram الفيل تحلق على مسافة 10 أمتار في الثانية الواحدة؟ من نيزك غرام 10 تتحرك في mmeters في الثانية الواحدة؟
تدوين 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
101 100 10-1 10-2 10-3 10-9 10-6 10-12 10-15 10-18
10-21 10-24
بعض الحروف اليونانية التي سوف نستخدم: α = "ألفا"، كما في الجسيمات α. β = "بيتا"؛ كما هو الحال في الجسيمات β. γ = "غاما"، كما في أشعة γ. δ = "دلتا"، وتستخدم مع علامة زائد أو ناقص
لتمثيل رسوم جزئية في
الجزيئات المستقطبة. Δ = "دلتا"، ويستخدم لدلتا كابيتال للتغيير
في كمية. λ = "لامدا"؛تستخدم لطول الموجة. ν = "نو"، وتستخدم للتردد. μ = "مو"، وتستخدم للالصغرى البادئة. π = "PI" هو نسبة محيط الدائرة إلى
قطرها. Ω = "أوميغا"، وهي تستخدم على أوميغا رأس المال ل
المقاومة الكهربائية.
4 أسس التحليل الطيفي
موجات ترتفع صياد ويسقط مع موجات عابرة.و(العمودي) مسافة يتحرك الصيادين من خلال ما يسمى سعة الموجة. وتسمى المسافة بين قمم الموجة الطول الموجي. الوقت الذي يستغرقه للصياد أن تذهب من أعلى موجة واحدة (قمة)، وصولا الى الجزء السفلي (القاع) وعمل نسخة احتياطية إلى الأعلى يسمى فترة، ويسمى عكسها التردد.إذا كان البحر هو متقطع يمكن أن نقول أن عدد موجات تسير وفقا لصياد في الثانية هو التردد.
هناك علاقة عامة لجميع موجات أن سرعة الموجة هي نتاج العصر الطول الموجي والتردد.
V = λν قياس الطول الموجي والسعة، في سم، من موجة الصياد.
إذا كان تردد الموجة هو 2.5 هرتز، وحساب سرعتها.
5
أسس التحليل الطيفي
التردد والطول الموجي
الوقت 0.000
S
S
0.125 0.250 0.375
S
S
0.500s 0.625
S
S
0.750 0.875 1.000
S
S
0.000 ثانية 0.125 S
S
0.250 0.375
S
0.500s 0.625
S
S
0.750 0.875 1.000
S
S
كل من تسلسل عمودي من الصور أعلاه تظهر موجة تتحرك إلى اليمين.منذ الكهرومغناطيسية راضية وهل الموجة على اليسار لها نفس نشوئها يسافر دائما في نفس السرعة (في الفراغ وذلك تقريبا في الهواء) وأن سرعة تساوي نتاج الطول الموجي والتردد، ثم زيادة وتيرة يجب أن تقلل من طول الموجة .
سرعة كما الموجة على حق؟
6
أسس التحليل الطيفي
أسئلة للحاكم إيه
لوح المستمر، H = 6.63 × 10-34 J ق
لمبة المتوهجة الطيف الظاهري
حيود المطياف
العين من شبكية العين البشرية rreettiinnaa
الحقيقي الطيف rreeaall ssppeeccttrruumm
1
2 ب dr. ستيفن طومسون السيد. جو ستالي
تم إعداد محتويات هذه الوحدة تحت جائزة منحة # p116b-001338 من الصندوق لتحسين التعليم الجامعي (fipse)،الولايات المتحدة وزارة التربية والتعليم. ومع ذلك، تلك المحتويات لا تمثل بالضرورة سياسة fipse وزارة التربية والتعليم، ويجب أن لا تفترض تأييد من قبل الحكومة الاتحادية.
أسس التحليل الطيفي
محتويات 2 مقدمة 3 الكهرومغناطيسية حاكم الإشعاع:الحاكم 4 الإشعاع الكهرومغناطيسي ترقيم إيه 5 6 موجات التردد والطول الموجي 7 أسئلة للحاكم إيه 8 العمليات الأساسية 9 المطياف 10 تدخل:المبدأ الذي هو كسر تضيء 11 الحيود 12 خط طيف الانبعاث الذري من أنبوب التفريغ 13 مصابيح الفلورسنت 14 الانبعاثات المستمر 15 أصول أطياف الفرقة 16 أصول أطياف الفرقة 17 وفرانك كوندون المبدأ 18 أطياف الليزر الفرقة 19 20 بسيطة أطياف أطياف مجمع 21 22 سؤالا الطيفية
أسس التحليل الطيفي
مقدمةالتحليل الطيفي هو دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المادة. عندما يتم تنشيط المسألة (متحمس) من خلال تطبيق الطاقة الحرارية والكهربائية والنووية أو المشعة، وغالبا ما ينبعث الإشعاع الكهرومغناطيسي، ذلك لأن المسألة يرتاح مرة أخرى إلى حالته الأصلية (الأرض).يسمى طيف الإشعاع المنبعث من المادة التي استوعبت الطاقة لطيف الانبعاث ويسمى علم التحليل الطيفي الانبعاثات بشكل مناسب. وثمة نهج آخر كثيرا ما تستخدم لدراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المسألة هي واحدة حيث يتم السماح لمجموعة مستمرة من الإشعاع (على سبيل المثال، الضوء الأبيض) ليسقط على مادة؛ثم يتم فحص الترددات التي تمتصها هذه المادة. الطيف الناتجة عن مادة تحتوي على النطاق الأصلي للإشعاع مع الأماكن المظلمة التي تتوافق مع المفقودين، أو استيعابها، الترددات. ويسمى هذا النوع من الطيف لطيف الامتصاص. في التحليل الطيفي عادة يتم تحليل الإشعاعات المنبعثة أو استيعابها، أي فصلها إلى مكونات تردد مختلف،ويتم قياس كثافة عن طريق أداة تسمى مطياف. الطيف الناتجة بشكل رئيسي رسم بياني لشدة الإشعاع المنبعث أو استيعابها مقابل الطول الموجي أو تردد. هناك بشكل عام ثلاثة أنواع من أطياف: مستمر، والخط، والفرقة.المواد الصلبة الشمس وساخنة إنتاج أطياف المستمر الذي الاشعاع المنبعث يحتوي على جميع الترددات داخل المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي. قوس قزح وضوء من لمبة ضوء أمثلة من أطياف مستمرة. ويتم إنتاج الأطياف سطرا الذرات المثارة في الطور الغازي وتحتوي فقط على ترددات معينة، وجميع ترددات أخرى غيابهم.كل عنصر كيميائي من الرسم البياني الدورية لديه، الطيف فريدة من نوعها، وبالتالي خط مميزة. ويتم إنتاج أطياف الفرقة بواسطة الجزيئات التي ينبعث منها إشعاع متحمس في مجموعات من خطوط متباعدة عن كثب أن الاندماج لتكوين العصابات. هذه الفئات من الانبعاثات والأطياف امتصاص تحتوي على كميات هائلة من المعلومات المفيدة حول بنية وتكوين المسألة.التحليل الطيفي هو شكل قوي وحساسة من التحليل الكيميائي، وكذلك وسيلة لسبر بنية الإلكترونية والنووية والروابط الكيميائية. المفتاح لتفسير هذه المعلومات الطيفية هو معرفة أن بعض العمليات الذري والجزيئي تنطوي معينة فقط نطاقات الطاقة.صفحة 3 يبين مناطق الطيف الكهرومغناطيسي والتحولات الطاقة المرتبطة التي تحدث في العمليات الذرية والجزيئية.
مشتق الكثير من المعرفة العلمية لهيكل الكون، من الذرات إلى نجوم، من التفسيرات للتفاعل الإشعاع مع المادة. مثال واحد من قوة هذه التقنيات هو تحديد التكوين،سرعات، وديناميات التطور من النجوم. مصدر كمية لا تصدق من الطاقة التي تنتجها الشمس وتفاعلات الاندماج النووي يحدث في الداخل الساخن (درجة الحرارة 40 × 106K). دورتين الانصهار، ودورة الكربون ودورة البروتون، لتحويل نواة الهيدروجين لتكوين نواة الهليوم عبر أثقل النوى، مثل الكربون 12 والنيتروجين 14.الإشعاع هائلة من الطاقة من جوهر حار يغلي إلى الخارج عن طريق الحمل الحراري. ويتكون هذا الإشعاع من الطيف الكهرومغناطيسي كله باعتباره الطيف المستمر. نحو سطح الشمس (الفوتوسفير)، والعناصر المختلفة في استيعاب جميع تردداتها مميزة. الإشعاع يطلق النار في الفضاء باتجاه الأرض هو طيف الانبعاث المستمر مع حوالي 22،000 خطوط الامتصاص المظلمة موجودة فيه (خطوط فراونهوفر)، منها حوالي 70٪ تم تحديدها. هذه خطوط الامتصاص - أي الترددات في عداد المفقودين - إثبات أن أكثر من 60 عناصر الأرضية هي بالتأكيد موجودة في الشمس.
2
أسس التحليل الطيفي
الكهرومغناطيسي الإشعاع الحاكم: حاكم إيه
طاقة مستوى الطاقة الطول الموجي انتقال
جول 10-27 لوح المستمر، H = 6.63 × 10 34j ق. تدور النووية والإلكترون
من سرعة الضوء، ج = 3.0 × 108 م S-1.
10-26 10-25
109 نانومتر 104 106 108 1010 10-2 10-4 10-06 يناير RF μμw الأشعة فوق البنفسجية X γγir 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 110022 6 8 2 10-1 10
ث avelength aavveelleennggtthh
10-24 10-23
700 نانومتر تناوب الجزيئية
107
650 نانومتر 10-22
10-21
105
الاهتزازات الجزيئية 10-20
600 نانومتر 10-19
1011003 فيما
550 نانومتر إلكترونات التكافؤ
10-18 الإلكترونات
الأوسط قذيفة
10-17
500 نانومتر 10-16 450 نانومتر
الإلكترونات الداخلية قذيفة
10-15 10-14
400 نانومتر 10-13
10-3 = RF تردد الراديو الإشعاع النووي
μw 10-12 = الميكروويف الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء = تجاه = إشعاع الضوء المرئي
10-11 الأشعة فوق البنفسجية الأشعة فوق البنفسجية =
10-5 س = إشعاع الأشعة السينية 10-10
γ = غاما إشعاع راي
3
أسس التحليل الطيفي
ترقيم الإشعاع الكهرومغناطيسي
يمكن وصفها الإشعاع في واحدة من طريقتين: إما تيار من النبضات الطاقة (الفوتونات) أو كما موجات الطاقة ترسل من مصدر في سرعة الضوء. استخدام العلماء أيهما التفسير يعمل بشكل أفضل لشرح تجربة تنطوي الإشعاع. وترتبط النظريات الفوتون والموجة من قبل القانون بندا في:
ه = hνحيث E هي طاقة الفوتون في الجول (J)، ν هو التردد من الإشعاع (هرتز أو S-1) و H هو خشبة المستمر (6.63 X 10-34 شبيبة). ترتبط
الطول الموجي والتردد من قبل ج = λν
حيث c هي سرعة الضوء (3 × 108 متر S-1)، λ هو الطول الموجي للإشعاع (غالبا ما ذكرت في نانومتر)، وν هو التردد.
البادئات والعلمية تدوين بادئة رمز قيمة yotta Y 1،000،000،000.000.000.000.000.000 ZETTA Z 1.000.000.000.000.000.000.000 إكساء ه 1.000.000.000.000.000.000 بيتا ف 1.000.000.000.000.000 تيرا 1،000،000،000،000 ر ز جيجا 1،000،000،000 1،000،000 كيلو متر ميجا ك 1،000 الهيكتو ح 100 ديكا دا 10
1.0 ديسي د 0.1 السنتي ج 0.01 ملي متر 0.001 μ الصغيرة نانو 0.000001 N 0.000000001 بيكو ف +0.000000000001 فيمتو و 0.000000000000001 أتو ل،000000000000000001 ZEPTO Z 0.000000000000000000001 yocto Y ،000000000000000000000001
كم متر في النانومتر؟
كم ميغا بايت في غيغا بايت؟ كم كيلو بايت في تيرابايت؟ ما هو تواتر الفوتون نانومتر واحد؟ ما هي الطاقة؟ يشير إلى وجود حساب تقريبي أنه قد يكون هناك 1025 النجوم في الكون. كم عدد yotta
نجوم هذا؟
هل يمكن أن نرى بقعة نانومتر 500 من الغبار؟ لماذا؟يمكنك حساب الطاقة الحركية، في الجول، من جسم متحرك عن طريق ضرب كتلته، بالكيلوغرام،
أضعاف مربع من سرعته، في متر في الثانية الواحدة،
وقسمة الناتج على اثنين. ما هي الطاقة الحركية ل1.0 mgram الفيل تحلق على مسافة 10 أمتار في الثانية الواحدة؟ من نيزك غرام 10 تتحرك في mmeters في الثانية الواحدة؟
تدوين 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
101 100 10-1 10-2 10-3 10-9 10-6 10-12 10-15 10-18
10-21 10-24
بعض الحروف اليونانية التي سوف نستخدم: α = "ألفا"، كما في الجسيمات α. β = "بيتا"؛ كما هو الحال في الجسيمات β. γ = "غاما"، كما في أشعة γ. δ = "دلتا"، وتستخدم مع علامة زائد أو ناقص
لتمثيل رسوم جزئية في
الجزيئات المستقطبة. Δ = "دلتا"، ويستخدم لدلتا كابيتال للتغيير
في كمية. λ = "لامدا"؛تستخدم لطول الموجة. ν = "نو"، وتستخدم للتردد. μ = "مو"، وتستخدم للالصغرى البادئة. π = "PI" هو نسبة محيط الدائرة إلى
قطرها. Ω = "أوميغا"، وهي تستخدم على أوميغا رأس المال ل
المقاومة الكهربائية.
4 أسس التحليل الطيفي
موجات ترتفع صياد ويسقط مع موجات عابرة.و(العمودي) مسافة يتحرك الصيادين من خلال ما يسمى سعة الموجة. وتسمى المسافة بين قمم الموجة الطول الموجي. الوقت الذي يستغرقه للصياد أن تذهب من أعلى موجة واحدة (قمة)، وصولا الى الجزء السفلي (القاع) وعمل نسخة احتياطية إلى الأعلى يسمى فترة، ويسمى عكسها التردد.إذا كان البحر هو متقطع يمكن أن نقول أن عدد موجات تسير وفقا لصياد في الثانية هو التردد.
هناك علاقة عامة لجميع موجات أن سرعة الموجة هي نتاج العصر الطول الموجي والتردد.
V = λν قياس الطول الموجي والسعة، في سم، من موجة الصياد.
إذا كان تردد الموجة هو 2.5 هرتز، وحساب سرعتها.
5
أسس التحليل الطيفي
التردد والطول الموجي
الوقت 0.000
S
S
0.125 0.250 0.375
S
S
0.500s 0.625
S
S
0.750 0.875 1.000
S
S
0.000 ثانية 0.125 S
S
0.250 0.375
S
0.500s 0.625
S
S
0.750 0.875 1.000
S
S
كل من تسلسل عمودي من الصور أعلاه تظهر موجة تتحرك إلى اليمين.منذ الكهرومغناطيسية راضية وهل الموجة على اليسار لها نفس نشوئها يسافر دائما في نفس السرعة (في الفراغ وذلك تقريبا في الهواء) وأن سرعة تساوي نتاج الطول الموجي والتردد، ثم زيادة وتيرة يجب أن تقلل من طول الموجة .
سرعة كما الموجة على حق؟
6
أسس التحليل الطيفي
أسئلة للحاكم إيه
لوح المستمر، H = 6.63 × 10-34 J ق
يجري ترجمتها، يرجى الانتظار ..
أسس التحليل الطيفي
"اللمبة المتوهجة"
"الطيف الظاهري"
حيود [غرتينغ]
المطياف
"العين البشرية رريتيينا الشبكية"
الطيف الحقيقي رريال سبيككترووم
1 2
بالدكتور ستيفن طومسون السيد جو ستايلي
محتويات هذه الوحدة قد وضعت في إطار منحة جائزة # P116B-001338 من الصندوق لتحسين التعليم سر (فيبس)، وزارة التعليم في الولايات المتحدة. ومع ذلك، هذه المحتويات لا تمثل بالضرورة سياسة فيبس وإدارة التعليم، ولا يجب عليك أن تفترض موافقة الحكومة الاتحادية.
أسس التحليل الطيفي
محتويات
المسطرة الإشعاع الكهرومغناطيسي مقدمة 2 3: ER المسطرة 4 ترقيم الإشعاع الكهرومغناطيسي 5 موجات التردد 6 والطول الموجي 7 أسئلة للمسطرة ER العمليات الأساسية 9 8 10 المطياف التدخل: الفرقة مبدأ بالذي الضوء هو كسر حتى 11 حيود 12 الذري خط طيف الانبعاث من A أنبوب التصريف 13 الفلورسنت أضواء 14 المستمر الانبعاثات 15 أصول من الفرقة الأطياف 16 أصول من أطياف 17 فرانك-كوندون المبدأ 18 الفرقة الأطياف 19 الليزر 20 الأطياف 21 معقدة أطياف 22 الطيفية أسئلة بسيطة
"أسس التحليل الطيفي"
مقدمة
التحليل الطيفي هو دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع هذه المسألة. عندما يتم تنشيط هذه المسألة (متحمس) من تطبيق الحرارية، والطاقة الكهربائية النووية أو الطاقة إشعاعاً، الإشعاع الكهرومغناطيسي هو غالباً ما تنبعث كما يريح هذه المسألة مرة أخرى إلى حالتها الأصلية في (الأرض). طيف الإشعاع المنبعثة من مادة قد استوعبت الطاقة يسمى طيف الانبعاث والعلم على نحو مناسب يسمى الانبعاث الطيفي. نهج آخر غالباً ما تستخدم لدراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع هذه المسألة هو واحد حيث يسمح نطاق متواصل من الإشعاع (مثلاً، الضوء الأبيض) لتقع على مادة؛ ثم يتم فحص ترددات استيعابها بالجوهر. الطيف الناتجة من المضمون يحتوي على النطاق الأصلي للإشعاع مع المساحات المظلمة التي تناظر في عداد المفقودين، أو استيعابها، ترددات. ويسمى هذا النوع من الطيف طيف الامتصاص. في التحليل الطيفي بالإشعاع المنبعثة أو استيعابها هو عادة تحليلها، أي فصل مكونات تردد مختلف، ويتم قياس الكثافة عن طريق أداة تسمى مطياف. الطيف الناتجة أساسا الرسم بياني لكثافة الإشعاع المنبعثة أو استيعابها مقابل الطول الموجي أو التردد. بشكل عام هناك ثلاثة أنواع من الأطياف: المستمر، الخط، والفرقة. الشمس والمواد الصلبة ساخنة إنتاج الأطياف المستمر الذي يحتوي الإشعاع المنبعثة على جميع الترددات داخل منطقة من الطيف الكهرومغناطيسي. قوس قزح، والضوء من مصباح أمثلة من الأطياف مستمر. خط أطياف تنتجها ذرات متحمس في الطور الغازي، وتحتوي على فقط بعض الترددات، جميع الترددات الأخرى يجري غائبة. كل عنصر كيميائي من المخطط الدوري قد فريدة من نوعها، ومن ثم سمة خط الطيف. أطياف الفرقة تنتجها جزيئات متحمس انبعاث الإشعاع في مجموعات من الخطوط المتقاربة التي دمج نطاقات النموذج. هذه الفئات من انبعاث وامتصاص الأطياف تحتوي على كميات هائلة من المعلومات المفيدة حول هيكل وتكوين لهذه المسألة. التحليل الطيفي هو نموذج قوية وحساسة للتحليل الكيميائي، وكذلك وسيلة لسبر بنية الإلكترونية والنووية والكيميائية الترابط. هو المفتاح لتفسير هذه المعلومات الطيفية العلم أن بعض العمليات الجزيئية والذرية تشمل فقط بعض نطاقات الطاقة. تظهر صفحة 3 مناطق الطيف الكهرومغناطيسي وانتقالات الطاقة المرتبطة بها التي تحدث في العمليات الذرية والجزيئية.
الكثير من المعارف العلمية عن بنية الكون، ومن النجوم للذرات، مستمدة من تفسيرات للتفاعل بين الإشعاع مع هذه المسألة. مثال على قوة هذه التقنيات هو تحديد التكوين، أن السرعات، وديناميات التطوري للنجوم. مصدر لكمية لا تصدق من الطاقة التي تنتجها الشمس تفاعلات الانصهار النووي يدور داخل الداخلية الساخنة (درجة الحرارة 40 × 106K). دورتين للانصهار، ودورة الكربون ودورة البروتون، تحويل نواة الهيدروجين إلى نويات الهليوم عن طريق نوى أثقل، مثل الكربون 12 والنيتروجين 14. سيثيس الإشعاع هائلة من الطاقة الأساسية الساخنة إلى الخارج بالحمل الحراري. ويتكون هذا الإشعاع لكامل الطيف الكهرومغناطيسي طيف مستمر. نحو سطح الشمس (الفوتوسفير)، استيعاب جميع العناصر المختلفة في تلك الترددات المميزة. بالإشعاع الذي يطلق النار في الفضاء نحو الأرض طيف الانبعاث مستمر مع حوالي 22،خطوط امتصاص الظلام 000 الحالية بأنها (خطوط فراونهوفر)، تم تحديد حوالي 70% منها. هذه خطوط امتصاص-أي ترددات مفقودة-تثبت أن أكثر من 60 من عناصر البرية موجودة قطعا في الشمس.
2
"أسس التحليل الطيفي"
"المسطرة الإشعاع الكهرومغناطيسي": "ER المسطرة"
"الانتقال مستوى الطاقة الطاقة الطول الموجي"
جولات 10-27
ثابت، ح في اللوح = 6.النووية س. 63 x 10-34J والكترون سبين
بسرعة الضوء، ج = 3.0 x 108 m s-1.
10-26
10-25
109
10-2 10-4 نانومتر 104 106 108 1010 10-6 1 μμW RF الأشعة فوق البنفسجية γγIR X 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 110022 6 8 2 10-1 10
W
آففيليننجته أفيلينجث
10-24
10-23
700 نانومتر
تناوب الجزيئية
107
10-22
650 نانومتر
10-21
105
الاهتزازات الجزيئية
10-20
600 نانومتر
10-19
تجاه 1011003
550 نانومتر
إلكترونات التكافؤ
10-18
الإلكترونات الأوسط-شل
10-17
500 نانومتر
10-16 450 نانومتر
الإلكترونات الداخلية-شل
10-15
10-14
400 نانومتر
10-13
10-3
RF = إشعاع الترددات اللاسلكية
النووية
10-12
μW = الموجات الإشعاعية الأشعة تحت الحمراء = الأشعة تحت الحمراء تجاه = مرئية ضوء الإشعاع
10-11
الأشعة فوق البنفسجية = الإشعاع فوق البنفسجي
10-5
X = الأشعة السينية الإشعاع 10-10
γ = أشعة غاما الإشعاع
3
"أسس التحليل الطيفي"
الإشعاع الكهرومغناطيسي ترقيم
الإشعاع يمكن وصفها بواحدة من طريقتين: أما بتيار البقول الطاقة (الفوتونات)، أو كموجات الطاقة التي أرسلت من مصدر في سرعة الضوء. استخدم العلماء أيا كان التفسير يعمل على نحو أفضل لشرح تجربة المتعلقة بالإشعاع. نظريات فوتون وموجه ترتبط بالقانون في اللوح:
E = hν
حيث E هي طاقة فوتون في جولات (J)، ν هو تواتر الإشعاع (هرتز أو s-1) و h هو ثابت بلانك في (s J 6.63 × 10-34).
الطول الموجي والتردد المرتبطة ب c = λν
حيث ج هي سرعة الضوء (3 × 108 m s-1)، λ هو الطول الموجي للإشعاع (وكثيراً ما ذكرت في شمال البحر الأبيض المتوسط)، وهو ν التردد.
بدء والتدوين العلمي بادئة الرمز قيمة Y يوتا 1,000,000،000,000,000,000,000,000 Zetta Z 1,000,000,000,000,000,000,000 إكساء ه 1,000,000,000,000,000,000 بيتا ف 1,000,000,000,000,000 تيرا 1,000,000,000,000 تي جيجا "1000000000 ز" ميجا 1,000,000 م كيلو ك 1,000 هيكتو ح 100 ديكا دا 10
1.0
ديسي د 0.1 centi ج 0.01 ملي م 0.001 μ مايكرو 0.000001 نانو n 0.000000001 بيكو ف فيمتو 0.000000000001 و 0.000000000000001 أتو z 0.000000000000000001 زيتو 0.000000000000000000001 يوكتو y 0.000000000000000000000001
كم متر هي في نانومتر؟
كم عدد الميغابايت غيغا بايت؟ كم عدد الكيلوبايتات في تيرابايت؟ ما هو تواتر الفوتون نانومتر واحد؟ ما هي الطاقة؟ عملية حسابية تقريبية تشير إلى أنه قد تكون هناك 1025 النجوم في الكون يمكن ملاحظتها. كم عدد يوتا
نجوم أن؟
يمكن أن تشاهد 500 نانومتر ذرة غبار؟ لماذا؟ يمكنك حساب الطاقة الحركية، في جولات لجسم متحرك بضرب كتلتها بالكيلوغرامات،
تايمز سكوير سرعته، في متر في الثانية الواحدة،
وقسمة النتيجة على اثنين. ما هي الطاقة الحركية للفيل مجرام 1.0 تحلق على بعد 10 أمتار في الثانية الواحدة؟ من النيازك 10 غرام تتحرك في ميتيرس في الثانية الواحدة؟
منهج 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
101 100 10-1 10 10-2-3 10-6 10-9
10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
"اليوناني بعض" الرسائل التي سوف نستخدم: α = "ألفا"؛ كما هو الحال في α الجسيمات. Β = "بيتا"؛ كما هو الحال في جسيمات بيتا. Γ = "غاما"؛ كما هو الحال في رأي γ. Δ = "دلتا"؛ يستخدم مع زائد أو ناقص علامة
تمثل رسوم جزئية في
الاستقطاب الجزيئات. Δ = "دلتا"؛ يتم استخدام دلتا رأس المال
التغيير في كمية. Λ = "لامدا"؛ يستخدم للطول الموجي. Ν = "نو"؛ يستخدم للتردد. Μ = "مو"؛ يستخدم لمايكرو بادئة. Π = "pi" هو نسبة المحيط
دائرة على قطرها. Ω = "أوميغا"؛ يستخدم أوميغا رأس المال ل
المقاومة الكهربائية.
4
"أسس التحليل الطيفي"
موجات
الصياد الارتفاعات والانخفاضات مع موجات عابرة. وتسمى المسافة (عمودي) الصياد يتحرك من خلال السعة للموجة. تسمى المسافة بين القمم الموجه الطول الموجي. هو الوقت الذي يستغرقه للصياد أن يذهب من أعلى موجه واحدة (كريست)، وصولاً إلى الجزء السفلي (الحوض) وما يصل إلى الأعلى يسمى الفترة؛ يسمى معكوس التردد. إذا كان البحر متقطع يمكن أن نقول أن عدد الموجات التي تسير بها الصياد في ثانية هو التردد.
هناك علاقة عامة لجميع موجات أن سرعة الموجه هو المنتج للطول الموجي مرات التكرار.
v = λν
قياس الطول الموجي والسعة، بالسنتيمتر، من موجه الصياد.
إذا كان تردد الموجه هو 2.5 هرتز، حساب سرعته.
5
"أسس التحليل الطيفي"
"التردد والطول الموجي"
الوقت
0.000
s
0.125
s
0.250
s
0.375
s
0.500s
0625
s
0.750
s
0.875
s
1.000
s
s s 0.125 0.000
0.250
s
0.375
s
0.500s
0625
s
0.750
s
0.875
s
1.000 s
كل تسلسل عمودي للصور أعلاه يظهر موجه تتحرك إلى اليمين. منذ الكهرومغناطيسي راضية-يكون موجه على اليسار نشوئها نفس يسافر دائماً في نفس السرعة (في فراغ، وما يقرب من ذلك في الهواء) وأن السرعة مساوية للمنتج من الطول الموجي والتردد، ثم زيادة التواتر يجب إنقاص الطول الموجي.
السرعة كالموجة على الحق؟
6
"أسس التحليل الطيفي"
الأسئلة للمسطرة ER
ثابت، ح في اللوح = 6.s ي 63 x 10-34
"اللمبة المتوهجة"
"الطيف الظاهري"
حيود [غرتينغ]
المطياف
"العين البشرية رريتيينا الشبكية"
الطيف الحقيقي رريال سبيككترووم
1 2
بالدكتور ستيفن طومسون السيد جو ستايلي
محتويات هذه الوحدة قد وضعت في إطار منحة جائزة # P116B-001338 من الصندوق لتحسين التعليم سر (فيبس)، وزارة التعليم في الولايات المتحدة. ومع ذلك، هذه المحتويات لا تمثل بالضرورة سياسة فيبس وإدارة التعليم، ولا يجب عليك أن تفترض موافقة الحكومة الاتحادية.
أسس التحليل الطيفي
محتويات
المسطرة الإشعاع الكهرومغناطيسي مقدمة 2 3: ER المسطرة 4 ترقيم الإشعاع الكهرومغناطيسي 5 موجات التردد 6 والطول الموجي 7 أسئلة للمسطرة ER العمليات الأساسية 9 8 10 المطياف التدخل: الفرقة مبدأ بالذي الضوء هو كسر حتى 11 حيود 12 الذري خط طيف الانبعاث من A أنبوب التصريف 13 الفلورسنت أضواء 14 المستمر الانبعاثات 15 أصول من الفرقة الأطياف 16 أصول من أطياف 17 فرانك-كوندون المبدأ 18 الفرقة الأطياف 19 الليزر 20 الأطياف 21 معقدة أطياف 22 الطيفية أسئلة بسيطة
"أسس التحليل الطيفي"
مقدمة
التحليل الطيفي هو دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع هذه المسألة. عندما يتم تنشيط هذه المسألة (متحمس) من تطبيق الحرارية، والطاقة الكهربائية النووية أو الطاقة إشعاعاً، الإشعاع الكهرومغناطيسي هو غالباً ما تنبعث كما يريح هذه المسألة مرة أخرى إلى حالتها الأصلية في (الأرض). طيف الإشعاع المنبعثة من مادة قد استوعبت الطاقة يسمى طيف الانبعاث والعلم على نحو مناسب يسمى الانبعاث الطيفي. نهج آخر غالباً ما تستخدم لدراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع هذه المسألة هو واحد حيث يسمح نطاق متواصل من الإشعاع (مثلاً، الضوء الأبيض) لتقع على مادة؛ ثم يتم فحص ترددات استيعابها بالجوهر. الطيف الناتجة من المضمون يحتوي على النطاق الأصلي للإشعاع مع المساحات المظلمة التي تناظر في عداد المفقودين، أو استيعابها، ترددات. ويسمى هذا النوع من الطيف طيف الامتصاص. في التحليل الطيفي بالإشعاع المنبعثة أو استيعابها هو عادة تحليلها، أي فصل مكونات تردد مختلف، ويتم قياس الكثافة عن طريق أداة تسمى مطياف. الطيف الناتجة أساسا الرسم بياني لكثافة الإشعاع المنبعثة أو استيعابها مقابل الطول الموجي أو التردد. بشكل عام هناك ثلاثة أنواع من الأطياف: المستمر، الخط، والفرقة. الشمس والمواد الصلبة ساخنة إنتاج الأطياف المستمر الذي يحتوي الإشعاع المنبعثة على جميع الترددات داخل منطقة من الطيف الكهرومغناطيسي. قوس قزح، والضوء من مصباح أمثلة من الأطياف مستمر. خط أطياف تنتجها ذرات متحمس في الطور الغازي، وتحتوي على فقط بعض الترددات، جميع الترددات الأخرى يجري غائبة. كل عنصر كيميائي من المخطط الدوري قد فريدة من نوعها، ومن ثم سمة خط الطيف. أطياف الفرقة تنتجها جزيئات متحمس انبعاث الإشعاع في مجموعات من الخطوط المتقاربة التي دمج نطاقات النموذج. هذه الفئات من انبعاث وامتصاص الأطياف تحتوي على كميات هائلة من المعلومات المفيدة حول هيكل وتكوين لهذه المسألة. التحليل الطيفي هو نموذج قوية وحساسة للتحليل الكيميائي، وكذلك وسيلة لسبر بنية الإلكترونية والنووية والكيميائية الترابط. هو المفتاح لتفسير هذه المعلومات الطيفية العلم أن بعض العمليات الجزيئية والذرية تشمل فقط بعض نطاقات الطاقة. تظهر صفحة 3 مناطق الطيف الكهرومغناطيسي وانتقالات الطاقة المرتبطة بها التي تحدث في العمليات الذرية والجزيئية.
الكثير من المعارف العلمية عن بنية الكون، ومن النجوم للذرات، مستمدة من تفسيرات للتفاعل بين الإشعاع مع هذه المسألة. مثال على قوة هذه التقنيات هو تحديد التكوين، أن السرعات، وديناميات التطوري للنجوم. مصدر لكمية لا تصدق من الطاقة التي تنتجها الشمس تفاعلات الانصهار النووي يدور داخل الداخلية الساخنة (درجة الحرارة 40 × 106K). دورتين للانصهار، ودورة الكربون ودورة البروتون، تحويل نواة الهيدروجين إلى نويات الهليوم عن طريق نوى أثقل، مثل الكربون 12 والنيتروجين 14. سيثيس الإشعاع هائلة من الطاقة الأساسية الساخنة إلى الخارج بالحمل الحراري. ويتكون هذا الإشعاع لكامل الطيف الكهرومغناطيسي طيف مستمر. نحو سطح الشمس (الفوتوسفير)، استيعاب جميع العناصر المختلفة في تلك الترددات المميزة. بالإشعاع الذي يطلق النار في الفضاء نحو الأرض طيف الانبعاث مستمر مع حوالي 22،خطوط امتصاص الظلام 000 الحالية بأنها (خطوط فراونهوفر)، تم تحديد حوالي 70% منها. هذه خطوط امتصاص-أي ترددات مفقودة-تثبت أن أكثر من 60 من عناصر البرية موجودة قطعا في الشمس.
2
"أسس التحليل الطيفي"
"المسطرة الإشعاع الكهرومغناطيسي": "ER المسطرة"
"الانتقال مستوى الطاقة الطاقة الطول الموجي"
جولات 10-27
ثابت، ح في اللوح = 6.النووية س. 63 x 10-34J والكترون سبين
بسرعة الضوء، ج = 3.0 x 108 m s-1.
10-26
10-25
109
10-2 10-4 نانومتر 104 106 108 1010 10-6 1 μμW RF الأشعة فوق البنفسجية γγIR X 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 110022 6 8 2 10-1 10
W
آففيليننجته أفيلينجث
10-24
10-23
700 نانومتر
تناوب الجزيئية
107
10-22
650 نانومتر
10-21
105
الاهتزازات الجزيئية
10-20
600 نانومتر
10-19
تجاه 1011003
550 نانومتر
إلكترونات التكافؤ
10-18
الإلكترونات الأوسط-شل
10-17
500 نانومتر
10-16 450 نانومتر
الإلكترونات الداخلية-شل
10-15
10-14
400 نانومتر
10-13
10-3
RF = إشعاع الترددات اللاسلكية
النووية
10-12
μW = الموجات الإشعاعية الأشعة تحت الحمراء = الأشعة تحت الحمراء تجاه = مرئية ضوء الإشعاع
10-11
الأشعة فوق البنفسجية = الإشعاع فوق البنفسجي
10-5
X = الأشعة السينية الإشعاع 10-10
γ = أشعة غاما الإشعاع
3
"أسس التحليل الطيفي"
الإشعاع الكهرومغناطيسي ترقيم
الإشعاع يمكن وصفها بواحدة من طريقتين: أما بتيار البقول الطاقة (الفوتونات)، أو كموجات الطاقة التي أرسلت من مصدر في سرعة الضوء. استخدم العلماء أيا كان التفسير يعمل على نحو أفضل لشرح تجربة المتعلقة بالإشعاع. نظريات فوتون وموجه ترتبط بالقانون في اللوح:
E = hν
حيث E هي طاقة فوتون في جولات (J)، ν هو تواتر الإشعاع (هرتز أو s-1) و h هو ثابت بلانك في (s J 6.63 × 10-34).
الطول الموجي والتردد المرتبطة ب c = λν
حيث ج هي سرعة الضوء (3 × 108 m s-1)، λ هو الطول الموجي للإشعاع (وكثيراً ما ذكرت في شمال البحر الأبيض المتوسط)، وهو ν التردد.
بدء والتدوين العلمي بادئة الرمز قيمة Y يوتا 1,000,000،000,000,000,000,000,000 Zetta Z 1,000,000,000,000,000,000,000 إكساء ه 1,000,000,000,000,000,000 بيتا ف 1,000,000,000,000,000 تيرا 1,000,000,000,000 تي جيجا "1000000000 ز" ميجا 1,000,000 م كيلو ك 1,000 هيكتو ح 100 ديكا دا 10
1.0
ديسي د 0.1 centi ج 0.01 ملي م 0.001 μ مايكرو 0.000001 نانو n 0.000000001 بيكو ف فيمتو 0.000000000001 و 0.000000000000001 أتو z 0.000000000000000001 زيتو 0.000000000000000000001 يوكتو y 0.000000000000000000000001
كم متر هي في نانومتر؟
كم عدد الميغابايت غيغا بايت؟ كم عدد الكيلوبايتات في تيرابايت؟ ما هو تواتر الفوتون نانومتر واحد؟ ما هي الطاقة؟ عملية حسابية تقريبية تشير إلى أنه قد تكون هناك 1025 النجوم في الكون يمكن ملاحظتها. كم عدد يوتا
نجوم أن؟
يمكن أن تشاهد 500 نانومتر ذرة غبار؟ لماذا؟ يمكنك حساب الطاقة الحركية، في جولات لجسم متحرك بضرب كتلتها بالكيلوغرامات،
تايمز سكوير سرعته، في متر في الثانية الواحدة،
وقسمة النتيجة على اثنين. ما هي الطاقة الحركية للفيل مجرام 1.0 تحلق على بعد 10 أمتار في الثانية الواحدة؟ من النيازك 10 غرام تتحرك في ميتيرس في الثانية الواحدة؟
منهج 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
101 100 10-1 10 10-2-3 10-6 10-9
10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
"اليوناني بعض" الرسائل التي سوف نستخدم: α = "ألفا"؛ كما هو الحال في α الجسيمات. Β = "بيتا"؛ كما هو الحال في جسيمات بيتا. Γ = "غاما"؛ كما هو الحال في رأي γ. Δ = "دلتا"؛ يستخدم مع زائد أو ناقص علامة
تمثل رسوم جزئية في
الاستقطاب الجزيئات. Δ = "دلتا"؛ يتم استخدام دلتا رأس المال
التغيير في كمية. Λ = "لامدا"؛ يستخدم للطول الموجي. Ν = "نو"؛ يستخدم للتردد. Μ = "مو"؛ يستخدم لمايكرو بادئة. Π = "pi" هو نسبة المحيط
دائرة على قطرها. Ω = "أوميغا"؛ يستخدم أوميغا رأس المال ل
المقاومة الكهربائية.
4
"أسس التحليل الطيفي"
موجات
الصياد الارتفاعات والانخفاضات مع موجات عابرة. وتسمى المسافة (عمودي) الصياد يتحرك من خلال السعة للموجة. تسمى المسافة بين القمم الموجه الطول الموجي. هو الوقت الذي يستغرقه للصياد أن يذهب من أعلى موجه واحدة (كريست)، وصولاً إلى الجزء السفلي (الحوض) وما يصل إلى الأعلى يسمى الفترة؛ يسمى معكوس التردد. إذا كان البحر متقطع يمكن أن نقول أن عدد الموجات التي تسير بها الصياد في ثانية هو التردد.
هناك علاقة عامة لجميع موجات أن سرعة الموجه هو المنتج للطول الموجي مرات التكرار.
v = λν
قياس الطول الموجي والسعة، بالسنتيمتر، من موجه الصياد.
إذا كان تردد الموجه هو 2.5 هرتز، حساب سرعته.
5
"أسس التحليل الطيفي"
"التردد والطول الموجي"
الوقت
0.000
s
0.125
s
0.250
s
0.375
s
0.500s
0625
s
0.750
s
0.875
s
1.000
s
s s 0.125 0.000
0.250
s
0.375
s
0.500s
0625
s
0.750
s
0.875
s
1.000 s
كل تسلسل عمودي للصور أعلاه يظهر موجه تتحرك إلى اليمين. منذ الكهرومغناطيسي راضية-يكون موجه على اليسار نشوئها نفس يسافر دائماً في نفس السرعة (في فراغ، وما يقرب من ذلك في الهواء) وأن السرعة مساوية للمنتج من الطول الموجي والتردد، ثم زيادة التواتر يجب إنقاص الطول الموجي.
السرعة كالموجة على الحق؟
6
"أسس التحليل الطيفي"
الأسئلة للمسطرة ER
ثابت، ح في اللوح = 6.s ي 63 x 10-34
يجري ترجمتها، يرجى الانتظار ..
أسس التحليل الطيفي لمبة متوهجة
الإنحراف طائفة الظاهرية واعطوها
فائق القدرة ومطياف للانبعاث شبكية عين الانسان الحقيقي rreettiinnaa
rreeaall طيف ssppeeccttrruumm
1
2 الدكتور . ستيفن طومسون السيد جو staley
محتويات هذه الوحدة وضعت تحت منح الجائزة # P116B-001338 من صندوق تحسين تعليمي التعليم (fipse),الولايات المتحدة وزارة التعليم. ومع ذلك، هذه المحتويات لا تمثل بالضرورة سياسة fipse و إدارة التعليم، يجب أن لا تحمل موافقة الحكومة الاتحادية. أسس التحليل الطيفي
المحتويات مقدمة 3 2 الإشعاع الكهرومغناطيسي حاكم:4 ER الحاكم ترقيم الموجات الأشعة الكهرومغناطيسية 5 6 7 التردد و الطول الموجي أسئلة الشاعر حاكم 8 9 العمليات الأساسية فائق القدرة ومطياف للانبعاث تدخل 10:المبدأ الذي هو تقسيم الإنحراف 12 11 خط ذرية طيف الانبعاث من أنابيب تفريغ 14 13 مصابيح الفلورسنت الانبعاثات المستمرة على أصول 15 من أصل 16 فرقة أطياف أطياف من النطاق الترددي frank-condon المبدأ 17 18 19 فرقة أطياف أطياف الليزر بسيطة 20 21 22 أطياف الأطياف مجمع المسائل أسس التحليل الطيفي
مقدمةالطيفي هو دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المسألة. عندما يكون الموضوع هو إحياء ( سعيد ) من تطبيق الحرارية الكهربائية الطاقة النووية أو الإشعاعية أو الإشعاع الكهرومغناطيسي هو كثيرا ما يسألك عن مسألة يريح الأصلي الأرضي.طيف الاشعاع المنبعث من مادة تمتص الطاقة التي تسمى طيف الانبعاث العلم هو الأنسب يسمى الانبعاث الطيفي . نهج آخر كثيرا ما تستخدم في دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع ما فيه من مجموعة مستمرة من الاشعاع (على سبيل المثال، والبيضاء يسمح بسبب مادة;ثم موجات من استيعاب مضمون بحث. نتج عن ذلك مجموعة من المواد الأصلية يتضمن مجموعة من الإشعاع مع ظلمات أن تتفق على المفقودين ، أو استيعاب الذبذبات. هذا النوع من طائفة تسمى طيف الامتصاص . في التحليل الطيفي على انبعاث أو امتصاص الإشعاع عادة ، أي ، ينقسم إلى عدة عناصر الترددات,و شدة من خلال أداة تسمى. الطيف الناتجة أساسا على الرسم البياني من شدة الاشعاع المنبعث أو استيعاب مقابل الطول الموجي أو التردد. هناك في العام ثلاثة أنواع من أطياف: استمرار الخط، والنطاق.الشمس الدافئة الصلبة تنتج باستمرار طيف التي انبعثت يتضمن جميع ترددات الإشعاع في المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي. قوس قزح و ضوء من مصباح أمثلة من الأطياف مستمرة. خط طيف بواسطة سعيد الغاز الذرات في مرحلة معينة تتضمن فقط الترددات ترددات جميع من كان غائبا.كل عنصر كيميائي في الجدول الدوري فريد، ومن ثم، خصائص الخط. طيف الموجات تنتج جزيئات من أثار الإشعاع المنبعث في مجموعات متقاربة أن دمج خطوط على شكل عصابات. هذه الفئات من انبعاث طيف الامتصاص تحتوي كميات هائلة من المعلومات المفيدة عن هيكل المسألة.التحليل الطيفي قوي وحساس شكل التحليل الكيميائي، فضلا عن طريقة التحقيق الالكترونية الهيكل النووي و الترابط الكيميائي. مفتاح تفسير هذا المعلومات هو معرفة أن بعض الذرية والجزيئية يشمل عمليات معينة فقط نطاقات الطاقة.الصفحة 3 مناطق الطيف الكهرومغناطيسي و الطاقة المرتبطة بالتحولات التي تحدث في الذرية والجزيئية العمليات.
الكثير من المعارف العلمية من هيكل من الكون من نجوم الذرات هي مستمدة من تفسيرات من تفاعل الإشعاع مع المسألة. مثال واحد من هذه التقنيات هو تحديد تكوينسرعات ، و تطور ديناميات النجوم. مصدر هائل من الطاقة المنتجة من الشمس ردود فعل الاندماج النووي في الداخلية الساخنة (درجة الحرارة 40 × 106K). مزيج بين الدورات دورة الكربون البروتون ودورة تحويل الهيدروجين إلى الهليوم نواة أثقل نوى نوى عبر مثل الكربون والنيتروجين 12 و 14.الإشعاع الهائلة من الطاقة الاساسية من ساخن يغلي للخارج من المؤتمرات. هذا الإشعاع يتكون من الطيف الكهرمغناطيسي بأسره كما طيف مستمر. نحو سطح الشمس على الغلاف الضوئي)، على مختلف عناصر مميزة على استيعاب هذه الترددات. الإشعاع الذي يطلق في الفضاء نحو الأرض هو استمرار انبعاث الطيف مع حوالى 22,000 خطوط امتصاص هذه المظلمة في مراكز مؤتمرات)، من نحو 70% منها. هذه خطوط امتصاص - أي فقدان الترددات - تثبت أن أكثر من 60 من عناصر الأرضية بالتأكيد في الشمس.
2
أسس التحليل الطيفي الاشعاع الكهرومغناطيسي حاكم: ER حاكم
مستوى الطاقة الموجية انتقال الطاقة 27-10
الجول والليل مستمر H = 6.63 × 10-34J s. النووية الكترون تدور
سرعة الضوء C = 3.0 X 108M S-1. 26-10 25-10
نانومتر 109 104 106 108 1010 6-10 1 10-2 ميكرومتر 10-4 (RF μμw الأشعة فوق البنفسجية X γγir 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 6 8 2 110022 10 10-1
W
avelength aavveelleennggtthh
10-24 10-23
700 nm (نانومتر) يمكنك تناوب الجزيئية
22-10 107 650 نانومتر
10-21 105 اهتزازات الجزيئات
600 نانومتر 10-20 10-19
مقابل 1011003 550 نانومتر الإلكترونات
Valence10-18
الشرق غير الإلكترونات 10-17
10-16 500 450 NM NM
-
شل الإلكترونات 10-15 10-14
10-13 400 nm (نانومتر) 10-3
= تردد الراديو RF الاشعاع النووي
10-12
μw = ميكروويف شعاع الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء = = شعاع الضوء المرئي تجاه الإشعاع فوق البنفسجي
10-11
= الاشعة فوق البنفسجية
10-5
X = للاشعاعات السينية 10-10
γ = اشعة غاما الاشعاع
3
أسس التحليل الطيفي
الإشعاع الكهرومغناطيسي الترقيم
الاشعاع قد وصف في إحدى طريقتين : إما على تدفق الطاقة من الحبوب ( الفوتونات ) أو موجات الطاقة من مصدر في سرعة الضوء . استخدام الترجمة الشفوية العلماء أيهما أفضل لشرح تجربة الاشعاع. على موجة الفوتون و نظريات تربط بين قانون بلانك :
ه = hνحيث هو فوتون للطاقة في الجول (ي)، ν هو تواتر الإشعاع (هرتز أو S-1) و H ثابت بلانك فى 10-34 (6.63 X J S).
الطول الموجي والتردد هي من ج = λν
حيث C هي سرعة الضوء (3 X 108 M S-1)، هو الطول الموجي λ وسوف تستمتع بأداء من الاشعاع (كثيرا ما ذكر في نانومتر)، و هي تردد ν .
بادئات الرموز العلمية البادئة yotta الرمز قيمة y 1,000,000,zetta 000,000,000,000,000,000 1,000,000,000,000,000,000,000 اكسا والقبية Z E 1,000,000,000,000,000,000 بيتافلوب Tera Term T P 1,000,000,000,000,000 1,000,000,000,000 جيجا ميجا M G 1,000,000,000 1,000,000 كيلو ك 1,000 100 ساعة hecto ديكا دا 10
1.0 المقرر د 0.1 centi ج 0.01 ميلي متر 0.001 µ 0.000001 الصغيرة نانو N 0.000000001 بيكو ف 0.000000000001 femto و 0.000000000000001 أتو على 0.000000000000000001 zepto Z 0.000000000000000000001 yocto y 0.000000000000000000000001
كم متر في النانومترية؟
عدد الميجابايت في جيجابايت؟ كم كيلو بايت في تيرابايت؟ ما هو تردد الفوتون نانومتر واحد؟ ما هي الطاقة ؟ حسابات تقريبية تفيد أن هناك 1025 قد تكون النجوم في الكون المشاهد . كم عدد yotta
النجوم على ذلك ؟
ترى 500 نانومتر من الغبار ؟ لماذا؟يمكنك حساب الطاقة الحركية في الجول من جسم متحرك من مضاعفة الدمار الشامل, فان
مرات ساحة عن سرعة في متر في الثانية
وتقسيم النتيجة . ما هي الطاقة الحركية من 1.0 mgram الفيل يطير في 10 متر في الثانية؟ 10 جرام النيازك تتحرك mmeters في الثانية؟
التدوين 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
10-1 101 100 10-2 ميكرومتر 10-3 10-6 9-10
10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
اليونانية بعض الرسائل التي سوف نستخدم : α = "الفا"; كما في الجسيمات α . β = بيتا"; كما في الجزيئات β . "غاما γ ="; كما في γ راي. Δ = "دلتا"; استخدام زائد أو ناقص
إلى تمثل رسوم جزئية في
استقطاب جزيئات . Δ = "دلتا"; عاصمة الدلتا هو استخدام
تغيير في كمية. = " lambda λ وسوف تستمتع بأداء";تستخدم الموجة. ν = "نو"; تستخدم التردد. μ = " مو"; تستخدم البادئة. π = "باي" نسبة محيط
دائرة قطرها . Ω ابحث = "Omega"; عاصمة Omega يستخدم
مقاومة كهربية.
4
أسس التحليل الطيفي
الصياد موجات ارتفاع و انخفاض مع مرور الموجات.(رأسيًا) المسافة يمر صياد يدعى المنقول من موجة . المسافة بين شباك من موجة ما يسمى الموجة. الوقت الذي يستغرقه الصياد من موجة واحدة (Crest)، إلى أسفل (المنخفض) مرة أخرى إلى أعلى يسمى الفترة; عكس ما يسمى التردد.لو كان البحر بشكل متقطع نستطيع القول أن عدد من موجات مستمرة من الصيادين في الثانية هو التردد.
هناك علاقة عامة على جميع موجات أن سرعة الموجة المنتج من الطول الموجي مرات التردد.
V = λν قياس الطول الموجي و المنقول في سم من الصيادين.
إذا كان تردد الموجة 2.5 هرتز، حساب السرعة.
5
أسس التحليل الطيفي التردد و الطول الموجي الوقت
0.000 0.125S
0.250S S
0.375 0.500S S
0.625
0.750S S
0.875 1.000S
0.000 S S S 0.125 0.250
0.375S S
0.625 0.500S S
0.750 0.875S
1.000 S S
كل من العمودي من تسلسل الصور أعلاه تظهر موجة تتحرك إلى اليمين.الكهرومغناطيسية منذ راضية - لا موجة على اليسار على نفس الباب دائما يسافر في نفس السرعة (في الفراغ و تقريبا في الهواء و أن سرعة تساوي المنتج من الطول الموجي والتردد ، ثم زيادة تواتر يجب تقليل الطول الموجي .
السرعة عن موجة على حق؟
6
أسس التحليل الطيفي
أسئلة الشاعر حاكم
والليل مستمر H = 6.10-34 63 X J S
الإنحراف طائفة الظاهرية واعطوها
فائق القدرة ومطياف للانبعاث شبكية عين الانسان الحقيقي rreettiinnaa
rreeaall طيف ssppeeccttrruumm
1
2 الدكتور . ستيفن طومسون السيد جو staley
محتويات هذه الوحدة وضعت تحت منح الجائزة # P116B-001338 من صندوق تحسين تعليمي التعليم (fipse),الولايات المتحدة وزارة التعليم. ومع ذلك، هذه المحتويات لا تمثل بالضرورة سياسة fipse و إدارة التعليم، يجب أن لا تحمل موافقة الحكومة الاتحادية. أسس التحليل الطيفي
المحتويات مقدمة 3 2 الإشعاع الكهرومغناطيسي حاكم:4 ER الحاكم ترقيم الموجات الأشعة الكهرومغناطيسية 5 6 7 التردد و الطول الموجي أسئلة الشاعر حاكم 8 9 العمليات الأساسية فائق القدرة ومطياف للانبعاث تدخل 10:المبدأ الذي هو تقسيم الإنحراف 12 11 خط ذرية طيف الانبعاث من أنابيب تفريغ 14 13 مصابيح الفلورسنت الانبعاثات المستمرة على أصول 15 من أصل 16 فرقة أطياف أطياف من النطاق الترددي frank-condon المبدأ 17 18 19 فرقة أطياف أطياف الليزر بسيطة 20 21 22 أطياف الأطياف مجمع المسائل أسس التحليل الطيفي
مقدمةالطيفي هو دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المسألة. عندما يكون الموضوع هو إحياء ( سعيد ) من تطبيق الحرارية الكهربائية الطاقة النووية أو الإشعاعية أو الإشعاع الكهرومغناطيسي هو كثيرا ما يسألك عن مسألة يريح الأصلي الأرضي.طيف الاشعاع المنبعث من مادة تمتص الطاقة التي تسمى طيف الانبعاث العلم هو الأنسب يسمى الانبعاث الطيفي . نهج آخر كثيرا ما تستخدم في دراسة التفاعل بين الإشعاع الكهرومغناطيسي مع ما فيه من مجموعة مستمرة من الاشعاع (على سبيل المثال، والبيضاء يسمح بسبب مادة;ثم موجات من استيعاب مضمون بحث. نتج عن ذلك مجموعة من المواد الأصلية يتضمن مجموعة من الإشعاع مع ظلمات أن تتفق على المفقودين ، أو استيعاب الذبذبات. هذا النوع من طائفة تسمى طيف الامتصاص . في التحليل الطيفي على انبعاث أو امتصاص الإشعاع عادة ، أي ، ينقسم إلى عدة عناصر الترددات,و شدة من خلال أداة تسمى. الطيف الناتجة أساسا على الرسم البياني من شدة الاشعاع المنبعث أو استيعاب مقابل الطول الموجي أو التردد. هناك في العام ثلاثة أنواع من أطياف: استمرار الخط، والنطاق.الشمس الدافئة الصلبة تنتج باستمرار طيف التي انبعثت يتضمن جميع ترددات الإشعاع في المنطقة من الطيف الكهرومغناطيسي. قوس قزح و ضوء من مصباح أمثلة من الأطياف مستمرة. خط طيف بواسطة سعيد الغاز الذرات في مرحلة معينة تتضمن فقط الترددات ترددات جميع من كان غائبا.كل عنصر كيميائي في الجدول الدوري فريد، ومن ثم، خصائص الخط. طيف الموجات تنتج جزيئات من أثار الإشعاع المنبعث في مجموعات متقاربة أن دمج خطوط على شكل عصابات. هذه الفئات من انبعاث طيف الامتصاص تحتوي كميات هائلة من المعلومات المفيدة عن هيكل المسألة.التحليل الطيفي قوي وحساس شكل التحليل الكيميائي، فضلا عن طريقة التحقيق الالكترونية الهيكل النووي و الترابط الكيميائي. مفتاح تفسير هذا المعلومات هو معرفة أن بعض الذرية والجزيئية يشمل عمليات معينة فقط نطاقات الطاقة.الصفحة 3 مناطق الطيف الكهرومغناطيسي و الطاقة المرتبطة بالتحولات التي تحدث في الذرية والجزيئية العمليات.
الكثير من المعارف العلمية من هيكل من الكون من نجوم الذرات هي مستمدة من تفسيرات من تفاعل الإشعاع مع المسألة. مثال واحد من هذه التقنيات هو تحديد تكوينسرعات ، و تطور ديناميات النجوم. مصدر هائل من الطاقة المنتجة من الشمس ردود فعل الاندماج النووي في الداخلية الساخنة (درجة الحرارة 40 × 106K). مزيج بين الدورات دورة الكربون البروتون ودورة تحويل الهيدروجين إلى الهليوم نواة أثقل نوى نوى عبر مثل الكربون والنيتروجين 12 و 14.الإشعاع الهائلة من الطاقة الاساسية من ساخن يغلي للخارج من المؤتمرات. هذا الإشعاع يتكون من الطيف الكهرمغناطيسي بأسره كما طيف مستمر. نحو سطح الشمس على الغلاف الضوئي)، على مختلف عناصر مميزة على استيعاب هذه الترددات. الإشعاع الذي يطلق في الفضاء نحو الأرض هو استمرار انبعاث الطيف مع حوالى 22,000 خطوط امتصاص هذه المظلمة في مراكز مؤتمرات)، من نحو 70% منها. هذه خطوط امتصاص - أي فقدان الترددات - تثبت أن أكثر من 60 من عناصر الأرضية بالتأكيد في الشمس.
2
أسس التحليل الطيفي الاشعاع الكهرومغناطيسي حاكم: ER حاكم
مستوى الطاقة الموجية انتقال الطاقة 27-10
الجول والليل مستمر H = 6.63 × 10-34J s. النووية الكترون تدور
سرعة الضوء C = 3.0 X 108M S-1. 26-10 25-10
نانومتر 109 104 106 108 1010 6-10 1 10-2 ميكرومتر 10-4 (RF μμw الأشعة فوق البنفسجية X γγir 2 4 6 2 4 6 8 2 4 6 4 6 8 2 110022 10 10-1
W
avelength aavveelleennggtthh
10-24 10-23
700 nm (نانومتر) يمكنك تناوب الجزيئية
22-10 107 650 نانومتر
10-21 105 اهتزازات الجزيئات
600 نانومتر 10-20 10-19
مقابل 1011003 550 نانومتر الإلكترونات
Valence10-18
الشرق غير الإلكترونات 10-17
10-16 500 450 NM NM
-
شل الإلكترونات 10-15 10-14
10-13 400 nm (نانومتر) 10-3
= تردد الراديو RF الاشعاع النووي
10-12
μw = ميكروويف شعاع الأشعة تحت الحمراء الأشعة تحت الحمراء = = شعاع الضوء المرئي تجاه الإشعاع فوق البنفسجي
10-11
= الاشعة فوق البنفسجية
10-5
X = للاشعاعات السينية 10-10
γ = اشعة غاما الاشعاع
3
أسس التحليل الطيفي
الإشعاع الكهرومغناطيسي الترقيم
الاشعاع قد وصف في إحدى طريقتين : إما على تدفق الطاقة من الحبوب ( الفوتونات ) أو موجات الطاقة من مصدر في سرعة الضوء . استخدام الترجمة الشفوية العلماء أيهما أفضل لشرح تجربة الاشعاع. على موجة الفوتون و نظريات تربط بين قانون بلانك :
ه = hνحيث هو فوتون للطاقة في الجول (ي)، ν هو تواتر الإشعاع (هرتز أو S-1) و H ثابت بلانك فى 10-34 (6.63 X J S).
الطول الموجي والتردد هي من ج = λν
حيث C هي سرعة الضوء (3 X 108 M S-1)، هو الطول الموجي λ وسوف تستمتع بأداء من الاشعاع (كثيرا ما ذكر في نانومتر)، و هي تردد ν .
بادئات الرموز العلمية البادئة yotta الرمز قيمة y 1,000,000,zetta 000,000,000,000,000,000 1,000,000,000,000,000,000,000 اكسا والقبية Z E 1,000,000,000,000,000,000 بيتافلوب Tera Term T P 1,000,000,000,000,000 1,000,000,000,000 جيجا ميجا M G 1,000,000,000 1,000,000 كيلو ك 1,000 100 ساعة hecto ديكا دا 10
1.0 المقرر د 0.1 centi ج 0.01 ميلي متر 0.001 µ 0.000001 الصغيرة نانو N 0.000000001 بيكو ف 0.000000000001 femto و 0.000000000000001 أتو على 0.000000000000000001 zepto Z 0.000000000000000000001 yocto y 0.000000000000000000000001
كم متر في النانومترية؟
عدد الميجابايت في جيجابايت؟ كم كيلو بايت في تيرابايت؟ ما هو تردد الفوتون نانومتر واحد؟ ما هي الطاقة ؟ حسابات تقريبية تفيد أن هناك 1025 قد تكون النجوم في الكون المشاهد . كم عدد yotta
النجوم على ذلك ؟
ترى 500 نانومتر من الغبار ؟ لماذا؟يمكنك حساب الطاقة الحركية في الجول من جسم متحرك من مضاعفة الدمار الشامل, فان
مرات ساحة عن سرعة في متر في الثانية
وتقسيم النتيجة . ما هي الطاقة الحركية من 1.0 mgram الفيل يطير في 10 متر في الثانية؟ 10 جرام النيازك تتحرك mmeters في الثانية؟
التدوين 1024 1021 1018 1015 1012 109 106 103 102
10-1 101 100 10-2 ميكرومتر 10-3 10-6 9-10
10-12 10-15 10-18 10-21 10-24
اليونانية بعض الرسائل التي سوف نستخدم : α = "الفا"; كما في الجسيمات α . β = بيتا"; كما في الجزيئات β . "غاما γ ="; كما في γ راي. Δ = "دلتا"; استخدام زائد أو ناقص
إلى تمثل رسوم جزئية في
استقطاب جزيئات . Δ = "دلتا"; عاصمة الدلتا هو استخدام
تغيير في كمية. = " lambda λ وسوف تستمتع بأداء";تستخدم الموجة. ν = "نو"; تستخدم التردد. μ = " مو"; تستخدم البادئة. π = "باي" نسبة محيط
دائرة قطرها . Ω ابحث = "Omega"; عاصمة Omega يستخدم
مقاومة كهربية.
4
أسس التحليل الطيفي
الصياد موجات ارتفاع و انخفاض مع مرور الموجات.(رأسيًا) المسافة يمر صياد يدعى المنقول من موجة . المسافة بين شباك من موجة ما يسمى الموجة. الوقت الذي يستغرقه الصياد من موجة واحدة (Crest)، إلى أسفل (المنخفض) مرة أخرى إلى أعلى يسمى الفترة; عكس ما يسمى التردد.لو كان البحر بشكل متقطع نستطيع القول أن عدد من موجات مستمرة من الصيادين في الثانية هو التردد.
هناك علاقة عامة على جميع موجات أن سرعة الموجة المنتج من الطول الموجي مرات التردد.
V = λν قياس الطول الموجي و المنقول في سم من الصيادين.
إذا كان تردد الموجة 2.5 هرتز، حساب السرعة.
5
أسس التحليل الطيفي التردد و الطول الموجي الوقت
0.000 0.125S
0.250S S
0.375 0.500S S
0.625
0.750S S
0.875 1.000S
0.000 S S S 0.125 0.250
0.375S S
0.625 0.500S S
0.750 0.875S
1.000 S S
كل من العمودي من تسلسل الصور أعلاه تظهر موجة تتحرك إلى اليمين.الكهرومغناطيسية منذ راضية - لا موجة على اليسار على نفس الباب دائما يسافر في نفس السرعة (في الفراغ و تقريبا في الهواء و أن سرعة تساوي المنتج من الطول الموجي والتردد ، ثم زيادة تواتر يجب تقليل الطول الموجي .
السرعة عن موجة على حق؟
6
أسس التحليل الطيفي
أسئلة الشاعر حاكم
والليل مستمر H = 6.10-34 63 X J S
يجري ترجمتها، يرجى الانتظار ..
لغات أخرى
دعم الترجمة أداة: الآيسلندية, الأذرية, الأردية, الأفريقانية, الألبانية, الألمانية, الأمهرية, الأوديا (الأوريا), الأوزبكية, الأوكرانية, الأويغورية, الأيرلندية, الإسبانية, الإستونية, الإنجليزية, الإندونيسية, الإيطالية, الإيغبو, الارمنية, الاسبرانتو, الاسكتلندية الغالية, الباسكية, الباشتوية, البرتغالية, البلغارية, البنجابية, البنغالية, البورمية, البوسنية, البولندية, البيلاروسية, التاميلية, التايلاندية, التتارية, التركمانية, التركية, التشيكية, التعرّف التلقائي على اللغة, التيلوجو, الجاليكية, الجاوية, الجورجية, الخؤوصا, الخميرية, الدانماركية, الروسية, الرومانية, الزولوية, الساموانية, الساندينيزية, السلوفاكية, السلوفينية, السندية, السنهالية, السواحيلية, السويدية, السيبيوانية, السيسوتو, الشونا, الصربية, الصومالية, الصينية, الطاجيكي, العبرية, العربية, الغوجراتية, الفارسية, الفرنسية, الفريزية, الفلبينية, الفنلندية, الفيتنامية, القطلونية, القيرغيزية, الكازاكي, الكانادا, الكردية, الكرواتية, الكشف التلقائي, الكورسيكي, الكورية, الكينيارواندية, اللاتفية, اللاتينية, اللاوو, اللغة الكريولية الهايتية, اللوكسمبورغية, الليتوانية, المالايالامية, المالطيّة, الماورية, المدغشقرية, المقدونية, الملايو, المنغولية, المهراتية, النرويجية, النيبالية, الهمونجية, الهندية, الهنغارية, الهوسا, الهولندية, الويلزية, اليورباية, اليونانية, الييدية, تشيتشوا, كلينجون, لغة هاواي, ياباني, لغة الترجمة.
- ماذا تنصح باللذي يريد شخص والشخص يصعب ال
- My uncle Pass away
- سعدت بمعرفتك
- حب نزار قبانييا سيِّدتي:يالمغزولة من قطن
- أنا أحب شخص وهذا الشخص ما يدري بماذا تنص
- حب نزار قبانييا سيِّدتي:يالمغزولة من قطن
- Publisher
- يا سيِّدتييالمغزولة من قطنٍ يا أمطاراً م
- Designer
- يا سيِّدتييالمغزولة من قطنٍ يا أمطاراً م
- ولكن نريد صور أكثر لعلي مع أبيه أرجوك.
- الحب مثل الحرب يعلن فجاء ويقتحم حياتك بل
- يا سيِّدتييالمغزولة من قطنٍ يا أمطاراً م
- بدك اه او لا
- مثلا أغار على شخص وهو ما يعرف
- قضيت ليلة مع حبيبي فوضع يده في صدري ثم و
- it hurts to love someone and not be love
- انا بدي انام اوكي وبكرة بحكي معاكي اوكي
- قضيت ليلة مع حبيبي فوضع يده في صدري ثم و
- Maitham because you viewed the messages
- أرجوك
- قضيت ليلة مع حبيبي فوضع يده في صدري ثم و
- Pass away
- علشان مابدك تخليني اشوفك اوكي تصباحي علي
