Самообращение спектральных линий

В результате самопоглощения излучения в газовом объеме дальнейшее увеличение концентрации данного элемента в пробе не приводит к заметному увеличению интенсивности линии, его спектра, — интенсивность спектральной линии как бы насы­щается.

Процессом поглощения света объясняется также и другое явление — самообращение спектральных линий, которое прояв­ляется в виде уменьшения интенсивности в середине линии. При больших концентрациях ослабление середины линии становится иногда настолько сильным, что линия кажется раздвоенной (рис. 20в). На рис. 12 приведена фотография участка спектра, содержащего самообращенную линию спектра магния 2852,1 А.

Рис. 12. Самообращенная линия в спектре магния

Не следует смешивать между со­бой самопоглощение и самообраще­ние линий. Хотя оба эти явления и обусловлены одним физическим про­цессом — поглощением света, между ними имеется paзличие. Чтобы уяснить себе, в чем заключается это различие, схематично представим светящееся облако пара состоящим из двух зон(рис. 13): центральной (а), имею­щей высокую температуру, и перифе­рийной (б), в которой пары облада­ют более низкой температурой (в действительности, конечно, имеет место непрерывный переход от высокой температуры в центре облака к хо­лодной периферийной части).

Рис. 13. Схематическое изо­бражение зон разной темпе­ратуры в источнике света

Свет, излученный в каком-нибудь участке зоны (а), попадает в спектральный аппарат, пройдя частично через зоны (а) и (б). Поглощение света, в зоне (а) компенсируется излучением в этой же зоне, в результате чего имеет место лишь замедление роста интенсивности линий с концентрацией (самопоглощение или реабсорбция). Поглощение света в зоне (б) не компенсируется излучением, так как температура в ней низка и возбужденных атомов, способ­ных излучать, мало. В периферической, более холодной, зоне из­лучение, соответствующее центру линий, поглощается сильнее, чем излучение, соответствующее крайним участкам линии. Поэ­тому центр спектральной линии ослабляется. Ослабление интен­сивности в центре линии тем сильнее, чем больше концентрация элемента. Контур линии, испытываюшей самопоглощение, изменяется (рис. 20б). Линия уширяется, и максимум ее снижается

Относительная интенсивность линий разных элементов

Отно­сительной интенсивностью называют отношение интенсивностей двух линии:

где R — относительная интенсивность; I₁ и I₂ — абсолютные интен­сивности двух линий.

Если оба элемента поступают в зону возбуждения одновремен­но и с одинаковой скоростью, молекулы их соединений нацело дис­социируют на атомы и сравниваемые линии не подвержены само­поглощению и самообращению, то относительная интенсивность таких линий будет зависеть только от соотношения концентраций элементов в пробе и температуры возбуждения. Если при этом ли­нии имеют близкую энергию возбуждения, то относительная интен­сивность будет равна отношению концентраций элементов в пробе.

Если в данном источнике света невозможно одновременно и с одинаковой скоростью испарять определяемые элементы, то отно­сительная интенсивность определяется еще и тем, насколько эти элементы и их соединения отличаются упругостью пара, прочностью соединений, химической активностью и т. д. Чем ближе указанные свойства элементов и чем ближе оптические характеристики их линий, тем лучше относительная интенсивность передает соотношение концентраций.