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吸収スペクトル


吸収スペクトルは次のように定義されます:吸収物質による、さまざまな波長または波長範囲での放射強度の減少が、特に黒い線または帯のパターンとして表現される電磁スペクトル。

吸収分光法は、サンプル中の特定の化合物の存在を決定し、多くの場合、存在するその物質の量を定量化するための分析化学技術です。分析アプリケーションでは、赤外および紫外可視分光法が特に頻繁に使用されます。吸収分光法は、分子物理学および原子物理学の研究だけでなく、天文分光法やリモートセンシングにも使用されています。

電磁スペクトル

マクスウェルは、さまざまな電磁波の存在を予想していましたが、その中で人類が目にできるのは可視光波だけでした。電磁スペクトルとは、さまざまな形態の電磁放射すべてをその周波数に基づいて範囲および分類したものです。電磁スペクトルは、波長と周波数に基づいた電磁波の規則的な分布としても定義されます。 EM 波は、真空中の光と同様の速度で移動しますが、さまざまな波長と周波数で移動します。電磁スペクトルとは、1Hz 未満から 1025Hz を超える周波数にわたる波長と周波数の範囲を指します。

電磁スペクトルの重要性

マクスウェルは方程式を通じて、すべて光速で移動する無限の周波数の電磁波の存在を予測しました。これは、完全な電磁スペクトルが存在する最初の証拠です。電磁波はさまざまな方法で作られます。さまざまなバンドは、それらがどのように作られ、どのように物質と相互作用し、どのように使用されるかに基づいて、さまざまな特性を表しています.電磁スペクトルの基本的な関連性は、電磁波を分類し、さまざまな周波数または波長に従ってそれらを整理するために使用できるということです。

吸収スペクトル

連続的なスペクトルを持つ高温の光源からの光が低温のガスを通過すると、吸収線またはバンドを含む吸収スペクトルが作成されます。物質の吸収スペクトルは、ある範囲の周波数で物質が吸収する入射電磁エネルギーの量を示します。吸収スペクトルは、特定の側面で発光スペクトルに似ています。

さまざまな特定の波長での吸収線は、各化学元素の軌道のエネルギー レベルの違いと相関しています。その結果、吸収スペクトルを利用して、気体または液体中の成分を識別することができます。この手法は、直接測定できない星やその他のガス状物体の元素の存在を推測するために使用されます。

吸収線

スペクトルの吸収線のパターンは、星の表層や惑星の大気などに存在する原子や分子の種類を明らかにすることができます。太陽や他の星のスペクトルでは、吸収線を見ることができます。それらの大部分はフラウンホーファー線ですが、視線に沿って冷たい星間ガスに現れ、星間物質の物理学と化学に関する情報を提供するものもあります。クエーサーでは、吸収線が銀河間空間に関する情報を運びます。

吸収帯

分子による光の吸収から生じる非常に狭い間隔の一連の吸収線は、吸収帯として知られています。赤色巨星などの低温星 (M 星を参照) のスペクトルでは、二酸化チタンと炭素化合物によって形成されたバンドが見られます。遠方の星のスペクトルでは、いわゆる拡散星間バンドが見られますが、これは複雑な炭素分子が原因である可能性が最も高いです。

吸収スペクトルのエネルギー準位図

気体元素のサンプルに白色光を当てると、吸収スペクトルが作成されます。元素のエネルギー レベルに対応する電子によるエネルギーの吸収により、サンプルの発光スペクトルは結果から除外されます。

電流が水素ガスを介して運ばれる場合、水素スペクトルは次のようになります:

各元素とその元素の各同位体には、独自の線スペクトルがあります。

原子の各準位で電子が持つエネルギー量は、エネルギー準位図に示されています。

エネルギーは、1 つの自由電子に対応するゼロ点から測定されます。

自由電子は軌道を回る電子よりもエネルギーが小さいため、エネルギーは基底状態に比べて負で示されます。

結論

連続スペクトルを生成する高温の光源からの光が低温のガスを通過すると、吸収線またはバンドを含む吸収スペクトルが生成されます。吸収分光法は、サンプル中の特定の化合物の存在を決定するための分析化学技術です。

分子による光の吸収から生じる非常に狭い間隔の一連の吸収線は、吸収帯として知られています。気体元素のサンプルに白色光を当てると、吸収スペクトルが作成されます。スペクトルの吸収線のパターンは、星の表層や惑星の大気などに存在する原子や分子の種類を明らかにすることができます。電磁スペクトルは、波長と周波数に基づく電磁波の秩序ある分布としても定義されます。



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