Оптический спектр излучения

В оптике, особенно для ИК – области спектра вместо понятия ν используется волновое число “n” – это величина обратная длине волны n = 1/ λ [м^-1; см^-1].

Различают монохроматическое и интегральное излучение:

• монохроматическое лежит в очень узком интервале вол от λ до λ+d λ (лазеры);

• интегральное – это суммарное излучение в интервале длин волн от λ=0 до λ=∞ или от λ₁ до λ₂.

Различная преломляемость излучения с разными λ позволяет разложить излучение на монохроматические составляющие. Упорядоченное расположение этих составляющих по λ называют спектральным распределением или спектром. Спектры могут быть сплошными (или непрерывными), линейными, полосовыми, смешанными.

1. н епрерывный спектр имеют разогретые жидкости и твердые тела (газы при больших давлениях);

2. л инейный спектр имеют раскаленные газы и пары. Это спектр возбужденных атомов или ионов.

3. полосовой спектр присущ многоатомным молекулам газов и паров, температура которых меньше температуры диссоциации всех молекул;

4. смешанный спектр является результатом сложения нескольких разных спектров.

По одной из классификации весь спектр электромагнитных колебаний разделяют на следующие области, характеризующиеся соответствующими длинами волн.

- излучение и космическое излучение	< 0,01нм
Рентгеновское излучение (мягкое, среднее, жесткое)	÷ 0,01нм ÷ 5нм
УФ – излучение	÷ 5нм – 380нм
Видимое излучение	фиолетовое 380 – 450нм синее 450 – 480нм голубое 480 – 500нм зеленое 500 – 560нм желтое 560 – 590нм оранжевое 590 – 620нм красное 620 – 760нм
ИК - излучение	коротковолновое 0,76 – 1,5(3) мкм средневолновое 1,5 – 6,0 мкм дальнее 6,0 – 40 мкм ультрадальнее 40 – 1000 мкм
Радиоволны	микро 1мм – 1см УКВ 1см – 10м КВ 10м – 50м промежуточная 50м – 200м СВ 200м – 2000м ДВ 2000м –18 км 180

Низкочастотные инфразвуковые колебания > 18км.

Источник инфракрасного излучения – вращательное и колебательное движение молекул, т.е. все тела при T > 0К являются источником ИК- излучения. По характеру спектра можно судить о присутствии тела, его температуре, структуре, химическом составе. Это паспорт химического соединения (как отпечатки пальцев у человека).

При нагреве возможен переход электронов с одного энергетического уровня на другой. Это тоже сопровождается излечением энергии. Атомарные спектры:

• линейчатые (∆λ=0,76-2,5мкм);

• молекулярные спектры – полосовые (∆λ = от 1 до сотен мкм).

ИК – излучение, основные законы

ИК – излечение обнаружил в 1800г. английский ученый Вильям Гершель. Он проводил исследование солнечного света, разлагая его с помощью призмы. Поместив термометр в область за пределами видимого красного излучения, он обнаружил, что столбик термометра повышается, значит что-то его нагревает.

По мере совершенствования методов и средств исследований верхняя граница ИК отодвигалась все дальше в область длинных волн. В 1924г. отечественный физик Глагольева-Аркадьева экспериментально доказала, что ИК – излучение примыкает к микрорадиоизлучению.

Ранее Максвелл, развивая теорию электронномагнитных волн показал, что ИК – излучение является частью спектра электромагнитных колебаний.