Widmo spektroskopowe – zarejestrowany obraz
promieniowania
rozłożonego na poszczególne
częstotliwości
,
długości fal
lub
energie
. Widmo, które powstało w wyniku emisji promieniowania przez analizowaną
substancję
albo na skutek kontaktu z nią (przeszło przez nią lub zostało przez nią odbite), może dostarczyć szeregu cennych informacji o badanej substancji.
Widmo spektroskopowe to dwuwymiarowa zależność (najczęściej przedstawiana na płaszczyźnie jako wykres –
funkcji gęstości
lub
dystrybuanty
) ciągła co najmniej w pewnym zakresie wartości fizycznych i z określoną dokładnością pomiędzy dwoma miarami; natężeniem promieniowania, zliczeniami, impulsami itp. i miarą spektroskopowego parametru fizycznego takiego jak; fala elektromagnetyczna (nm), masa (kg), energia (J) itp.
Liniowe widmo emisyjne
azotu
Metoda analizy widm i jej zastosowanie
Analizą widm i wyjaśnianiem mechanizmów ich powstawania zajmuje się
spektroskopia
. Ta metoda badawcza wykorzystywana jest w wielu dziedzinach nauk doświadczalnych, głównie fizyce, chemii i astronomii. Poza naukami podstawowymi znalazła również wiele zastosowań praktycznych (np. w medycynie).
Widma zawierają zwykle elementy charakterystyczne dla substancji obecnych w badanej próbce, widoczne w postaci "linii", "pasm" lub "pików", stąd, w najprostszym przypadku wykorzystuje się je do analizy składu badanej próbki lub/i zawartości w niej różnych składników (przykładem może być analiza składu chemicznego
gwiazd
na podstawie analizy widma emitowanego przez nie światła).
Najprostsze widma jednowymiarowe mają zwykle postać wykresu, na którym na osi pionowej zaznacza się zwykle intensywność promieniowania (lub stopień jego
absorpcji
– dla widm absorpcyjnych), a na osi poziomej liczbową charakterystykę używanego w danej spektroskopii promieniowania, np. długość fali, częstotliwość lub energię. Widma przedstawia się czasem również w postaci paska świetlnego uzyskiwanego na ekranie lub na filmie fotograficznym.
Widma wielowymiarowe przedstawiają rozkład promieniowania w zależności od dwu lub trzech współrzędnych przestrzennych bądź dodatkowych współrzędnych związanych z jednoczesną rejestracją dwu lub więcej rodzajów promieniowania (np. w wielowymiarowej
spektroskopii NMR
).
Klasyfikacja widm
- Ze względu na wygląd widma
- Widmo ciągłe – ma postać ciągłego obszaru lub szerokich pasów (widmo o składowych, występujących w sposób ciągły wzdłuż skali częstotliwości). Widmo takie jest emitowane przez ciała w stanie stałym.
-
Widmo liniowe
(atomowe) – ma postać oddzielnych linii na pasku widmowym; typowo występuje dla gazów atomowych,
-
Widmo pasmowe
(cząsteczkowe) jest przypadkiem pośrednim pomiędzy widmem liniowym a ciągłym. Można je zaobserwować dla gazowych związków chemicznych. Pasma powstają tam na skutek zlewania się poszczególnych linii pochodzących od sąsiadujących ze sobą licznych poziomów energetycznych rotacyjno-oscylacyjnych.
- Ze względu na sposób powstania
-
widmo emisyjne
– powstaje w wyniku emisji promieniowania przez ciało
-
absorpcyjne
– powstaje w wyniku oddziaływania (przejścia lub odbicia) fali o widmie zazwyczaj ciągłym z substancją.
- W zależności od rodzaju fali:
- optyczne
- rentgenowskie
- dźwiękowe
- i inne.
Historyczne znaczenie analizy widmowej
Analiza serii promieniowania rentgenowskiego (zob.
prawo Moseleya
,
1913
) pomogła określić znaczenie
liczby atomowej
oraz odkryć niektóre pierwiastki. Analiza
serii widmowych wodoru
(serie
Lymana
,
Balmera
,
Paschena
) doprowadziła do zbudowania w
1913
roku przez
Nielsa Bohra
planetarnego modelu atomu
wodoru. Analiza struktury subtelnej widm pozwoliła na kolejne odkrycia dotyczące
modelu atomu
.
Obecnie techniki analizy widmowej stanowią najdokładniejsze narzędzia do wykrywania i badania substancji.
Zobacz też
Linki zewnętrzne