ЛЕКЦІЯ

(№1-6 , 12 годин)

ТЕМА: Теоретичні основи спектрального методу аналізу

МЕТА:

1. Дидактична: познайомити студентів з теоретичними основами спектрального аналізу, дати характеристику електромагнітному випромінюванню, його властивостям і природу.

2. Виховна: продовжувати розвивати логічне мислення студентів на прикладі схем аналізів, в яких рушійними силами є електромагнітне випромінення речовин.

3. Розвиваюча: продовжувати розвивати пізнавальні функції студентів: засвоєння нового матеріалу, вміння прогнозувати результати аналізу, відрізняти характеристичні спектри елементів та їх сполук.

ТИП ЗАНЯТТЯ: лекція

МІЖПРЕДМЕТНІ ЗВ’ЯЗКИ:

• Хімія;

• Аналітична хімія;

• Фізико-хімічні методи аналізу;

• Фізика.

ВНУТРІШНЬОПРЕДМЕТНІ ЗВ’ЯЗКИ :

• Тема: основні поняття про методи аналізів речовин;

• Тема: Електромагнітне випромінення

• Тема: Будова атомів та молекул.

МАТЕРІАЛИ ТА ОБЛАДНАННЯ: Періодична система елементів Д.І. Менделєєва, опорний конспект лекції, індивідуальні картки, плакати,

МЕТОДИ ТА ЗАСОБИ НАВЧАННЯ: фронтальне опитування, розповідь викладача з елементами бесіди, самостійна робота студентів, розв’язування тесту.

ЛІТЕРАТУРА: Орешенков «Спектральний аналіз»

І. Організаційний етап

ІІ. Повідомлення теми і мети заняття

ІІІ. Актуалізація опорних знань

ІV. Мотивація навчальної діяльності

V. Вивчення нового матеріалу

План лекції

1. Теоретичні основи спектральних методів аналізу.

2. Основні характеристики електромагнітного випромінення

3. Спектр електромагнітного випромінювання

4. Виникнення спектрів поглинання та спектрів випромінювання речовини

5. Класифікація методів спектрального аналізу

6. Схеми аналізу по оптичним спектрам

Самостійна робота студентів:

1. Спектр електромагнітних хвиль

2. Основні характеристики електромагнітного випромінювання

3. Аналіз по спектрам випромінення атомів

4. Аналіз по спектрам поглинання

5. Основні метрологічні характеристики методів спектрального аналізу.

Спектральний аналіз - сукупність методів якісного і кількісного визначення складу об'єкта , заснована на вивченні спектрів взаємодії матерії з випромінюванням , включаючи спектри електромагнітного випромінювання , акустичних хвиль , розподілу по масах і енергіям елементарних частинок і ін.. Спектральний аналіз , метод якісного і кількісного визначення складу речовин , заснований на дослідженні їх спектрів випускання , поглинання, відбиття та люмінесценції. Залежно від цілей аналізу і типів спектрів виділяють кілька методів спектрального аналізу .

- Атомний і молекулярний спектральні аналізи дозволяють визначати елементарний і молекулярний склад речовини , відповідно.

- У емісійному і абсорбційному методах склад визначається за спектрами випускання і поглинання.

- Мас - спектрометричний аналіз здійснюється за спектрами мас атомарних або молекулярних іонів і дозволяє визначати ізотопний склад об'єкта.

☻☻☻Темні лінії на спектральних смужках були помічені давно , але перше серйозне дослідження цих ліній було зроблено тільки в 1814 році Йозефом Фраунгофером . У його честь ефект отримав назву « фраунгоферові лінії». Фраунгофер встановив стабільність положення ліній , склав їх таблицю (всього він нарахував 574 лінії ), привласнив кожній буквено - цифровий код. Не менш важливим став його висновок , що лінії не пов'язані ні з оптичним матеріалом , ні з земною атмосферою , але є природною характеристикою сонячного світла. Аналогічні лінії він виявив у штучних джерел світла , а також у спектрах Венери і Сіріуса .Незабаром з'ясовувалося, що одна з найбільш виразних ліній завжди з'являється в присутності натрію. У 1859 році Г. Кірхгоф і Р. Бунзен після серії експериментів уклали : кожен хімічний елемент має свій неповторний лінійчатий спектр , і по спектру небесних світил можна зробити висновки про склад їх речовини. З цього моменту в науці з'явився спектральний аналіз , потужний метод дистанційного визначення хімічного складу. Для перевірки методу в 1868 році Паризька академія наук організувала експедицію в Індію , де належало повне сонячне затемнення. Там вчені виявили : всі темні лінії в момент затемнення , коли спектр випромінювання змінив спектр поглинання сонячної корони , стали , як і було передбачено , яскравими на темному тлі .Природа кожної з ліній , їх зв'язок з хімічними елементами з'ясовувалися поступово. У 1860 році Кірхгоф і Бунзен за допомогою спектрального аналізу відкрили цезій , а в 1861 році - рубідій . А гелій був відкритий на Сонці на 27 років раніше , ніж на Землі ( 1868 і 1895 роки відповідно).У 1933 році в Ленінградському інституті історичної технології вперше застосували спектральний аналіз давніх металевих виробів ☻☻☻.

Атоми кожного хімічного елемента мають строго певні резонансні частоти , в результаті чого саме на цих частотах вони випромінюють або поглинають світло. Це призводить до того , що в спектроскопі на спектрах видно лінії (темні або світлі ) в певних місцях , характерних для кожної речовини . Інтенсивність ліній залежить від кількості речовини і його стану.

У кількісному спектральному аналізі визначають зміст досліджуваної речовини по відносній або абсолютній інтенсивностям ліній або смуг в спектрах .

Оптичний спектральний аналіз характеризується відносною простотою виконання , відсутністю складної підготовки проб до аналізу , незначною кількістю речовини ( 10-30 мг) , необхідного для аналізу на велике число елементів. .Атомарні спектри ( поглинання або випускання ) отримують переведенням речовини в пароподібний стан шляхом нагрівання проби до 1000-10000 ° C. В якості джерел збудження атомів при емісійному аналізі струмопровідних матеріалів застосовують іскру , дугу змінного струму; при цьому пробу поміщають в кратер одного з вугільних електродів. Для аналізу розчинів широко використовують полум'я або плазму різних газів. Останнім часом, найбільшого поширення набули емісійні і мас - спектрометричні методи спектрального аналізу , засновані на порушенні атомів і їх іонізації в аргоновою плазмі індукційних розрядів , а також в лазерної іскрі

Спектральний аналіз - чутливий метод і широко застосовується в аналітичній хімії , астрофізиці , металургії , машинобудуванні , геологічній розвідці , археології та інших галузях науки .У теорії обробки сигналів , спектральний аналіз також означає аналіз розподілу енергії сигналу (наприклад , звукового ) по частотах , хвильовим числам і т. п.

Розрізняють атомний і молекулярний спектральний аналіз , завдання яких полягають у визначенні відповідно елементного та молекулярного складу речовини. Емісійний спектральний аналіз проводять за спектрами випускання атомів , іонів або молекул , збуджених різними способами , абсорбційний спектральний аналіз - за спектрами поглинання електромагнітного випромінювання аналізованими об'єктами.

Залежно від мети дослідження, властивостей аналізованого речовини , специфіки використовуваних спектрів, області довжин хвиль та інших факторів хід аналізу , апаратура , способи вимірювання спектрів і метрологічні характеристики результатів сильно розрізняються . Відповідно до цього спектральний аналіз підрозділяють на ряд самостійних методів (зокрема , атомно- абсорбційний аналіз , атомно- флуоресцентний аналіз, інфрачервона спектроскопія , комбінаційного розсіювання спектроскопія , люмінесцентний аналіз , молекулярна оптична спектроскопія , спектроскопія відображення , спектрофотометрія , ультрафіолетова спектроскопія , фотометричний аналіз , Фур'є - спектроскопія , рентгенівська спектроскопія )

При якісному спектральному аналізі спектри проб порівнюють зі спектрами відомих елементів , наведених у відповідних атласах і таблицях спектральних ліній , і таким чином встановлюють елементний склад аналізованого речовини.

При кількісному аналізі визначають кількість (концентрацію ) шуканого елемента в аналізованому речовині по залежності величини аналітичного сигналу (щільність почорніння або оптична щільність аналітичної лінії на фотопластинці ; світловий потік на фотоелектричний приймач) шуканого елемента від його вмісту в пробі. Ця залежність складним чином визначається багатьма важко контрольованими факторами (валовий склад проб , їх структура, дисперсність , параметри джерела збудження спектрів , нестабільність реєструючих пристроїв , властивості фотопластинок і т.д.). Тому, як правило , для її встановлення використовують набір зразків для градуювання , які по валовому складу і структурі можливо більш близькі до аналізованого речовині і містять відомі кількості визначених елементів . Такими зразками можуть служити спеціально приготовані металеві. сплави , суміші речовин , розчини , в т.ч. і стандартні зразки, що випускаються промисловістю. Для усунення впливу на результати аналізу неминучого відмінності властивостей аналізованого і стандартних зразків використовують різні прийоми ; наприклад , порівнюють спектральні лінії визначається елемента і так званого елемента порівняння , близького за хімічним і фізичним властивостям до обумовленому .

При аналізі однотипних матеріалів можна застосовувати одні й ті ж градуювальні залежності , які періодично коригують за перевірним зразкам. Чутливість і точність спектрального аналізу залежать головним чином від фізичних характеристик джерел випромінювання ( збудження спектрів ) - температури, концентрації електронів , часу перебування атомів у зоні збудження спектрів , стабільності режиму джерела і т.д. Для вирішення конкретної аналітичної задачі необхідно вибрати відповідний джерело випромінювання , домогтися оптимізації його характеристик за допомогою різних прийомів - використання інертної атмосфери , накладення магнітного поля , введення спеціальних речовин , що стабілізують температуру розряду , ступінь іонізації атомів , дифузійні процеси на оптимальному рівні і т.д.

При аналізі металургійних проб поряд з іскровими розрядами різних типів використовують також джерела світла тліючого розряду (лампи Грима , розряд у підлогому катоді). Розроблено комбіновані автоматизовані джерела, в яких для випаровування або розпилення використовують лампи тліючого розряду або електротермічні аналізатори , а для отримання спектрів , наприклад , - високочастотні плазматрони . При цьому вдається оптимізувати умови випаровування і збудження елементів, що визначаються .

При аналізі рідких проб ( розчинів) найкращі результати виходять при використанні високочастотних (ВЧ) та надвисокочастотних (НВЧ) плазматронів , що працюють в інертному атмосфері , а також при полум'яно - фотометричному аналізі . Для стабілізації температури плазми розряду на оптимальному рівні вводять добавки легкоіонізуємих речовин , наприклад лужних металів. Особливо успішно застосовують ВЧ розряд з індуктивним зв'язком тороїдальної конфігурації . У ньому розділені зони поглинання ВЧ енергії і збудження спектрів , що дозволяє різко підвищити ефективність збудження і відношення корисного аналітичного сигналу до шуму і , таким чином , досягти дуже низьких меж виявлення широкого кола елементів . У зону збудження проби вводять за допомогою пневматичних або (рідше) ультразвукових розпилювачів. При аналізі із застосуванням ВЧ і НВЧ плазматронів і фотометрії полум'я відносне стандартне відхилення складає 0,01-0,03 , що в ряді випадків дозволяє застосовувати спектральний аналіз замість точних , але більш трудомістких і тривалих хімічних методів аналізу .

Для аналізу газових сумішей необхідні спеціальні вакуумні установки; спектри збуджують за допомогою ВЧ та НВЧ розрядів. У зв'язку з розвитком газової хроматографії ці методи застосовують рідко. Хімічна

При аналізі речовин високої чистоти , коли потрібно визначати елементи , зміст яких менше 10-5% , а також при аналізі токсичних та радіоактивних речовин проби попередньо обробляють ; наприклад , частково або повністю відділяють визначаються елементи від основи і переводять їх в менший об'єм розчину або вносять в меншу масу більш зручного для аналізу речовини .

Для розділення компонентів проби застосовують фракційну відгонку основи ( рідше - домішок) , адсорбцію , осадження , екстракцію , хроматографію , іонний обмін . Спектральний аналіз з використанням перерахованих хімічних способів концентрування проби , як правило , називають хіміко - спектральним аналізом. Додаткові операції поділу й концентрування визначуваних елементів помітно підвищують трудомісткість і тривалість аналізу і погіршують його точність (відносне стандартне відхилення досягає значень 0,2-0,3 ) , але знижує межі виявлення в 10-100 разів.

Специфічною областю спектрального аналізу є мікроспектральний (локальний ) аналіз . При цьому мікрооб'ем речовини ( глибина кратера від десятків мкм до декількох мкм) випаровують зазвичай лазерним імпульсом , чинним на ділянку поверхні зразка діаметром кілька десятків мкм. Для збудження спектрів використовують найчастіше імпульсний іскровий розряд , синхронізувати з лазерним імпульсом. Метод застосовують при дослідженні мінералів , в металознавстві .Спектри реєструють за допомогою спектрографів і спектрометрів ( квантометрів ).

Мається багато типів цих приладів , що розрізняються світлосилою , дисперсією , роздільною здатністю, робочою областю спектра. Велика світлосила необхідна для реєстрації слабких випромінювань , велика дисперсія - для поділу спектральних ліній з близькими довжинами хвиль при аналізі речовин з многолінійчатими спектрами , а також для підвищення чутливості аналізу . Як пристрої , диспергируючих світло , використовують дифракційні грати (плоскі , увігнуті , нарізні , голографічні , профільовані ) , що мають від декількох сотень до декількох тисяч штрихів на міліметр , значно рідше - кварцові або скляні призми. Спектрографи , реєструючі спектри на спеціальних фотопластинках або (рідше) на фотоплівках , переважніше при якісному спектральному аналізі , тому що дозволяють вивчати відразу весь спектр зразка ( в робочій області приладу ), а проте використовуються і для кількісного аналізу внаслідок порівняльної дешевизни , доступності та простоти обслуговування . Почорніння спектральних ліній на фотопластинках вимірюють за допомогою мікрофотометрів ( мікроденситометри ) . Використання при цьому ЕОМ або мікропроцесорів забезпечує автоматичний режим вимірювань , обробку їх результатів і видачу кінцевих результатів аналізу .

Рис.1 Оптична схема спектрографа: 1-вхідна щілина; 2-поворотний дзеркало; 3-сферичне дзеркало; 4-дифракційна решітка; 5-лампочка освітлення шкали; 6-шкала; 7-фотопластинка.

Рис .2 . Схема квантометр ( з 40 каналів реєстрації показано тільки три ): 1- поліхроматор ; 2 - дифракційні решітки; 3 - вихідні щілини; 4 - фото -електронний помножувач ; 5 - вхідні щілини; 6 - штативи з джерелами світла; 7 -генератори іскрового і дугового розрядів ; 8 - електронно- реєструючий пристрій ; 9 - керуючий обчислювальний комплекс .

У спектрометрах здійснюється фотоелектрична реєстрація аналітичних сигналів за допомогою фотоелектронних помножувачів (ФЕУ ) з автоматичною обробкою даних на ЕОМ. Фотоелектричні багатоканальні (до 40 каналів і більше ) поліхроматор в квантометрах (рис. 3 ) дозволяють одночасно реєструвати аналітичні лінії всіх передбачених програмою визначаються елементів . При використанні скануючих монохроматорів багатоелементний аналіз забезпечується високою швидкістю сканування по спектру відповідно до заданої програми .

Для визначення елементів (С , S , P , As і ін ), найбільш інтенсивні аналітичні лінії яких розташовані в УФ області спектра при довжинах хвиль менше 180-200 нм , застосовують вакуумні спектрометри . Біг- беги для хімічної сировини

При використанні квантометрів тривалість аналізу визначається значною мірою процедурами підготовки вихідної речовини до аналізу . Істотне скорочення часу пробопідготовки досягається автоматизацією найбільш тривалих етапів - розчинення , приведення розчинів до стандартного складу , окислення металів , розтирання і змішування порошків , відбору проб заданої маси . У багатьох випадках багатоелементний спектральний аналіз виконується протягом декількох хвилин , наприклад: при аналізі розчинів з використанням автоматизованих фотоелектричних спектрометрів з ВЧ плазматрона або при аналізі металів в процесі плавки з автоматичною подачею проб в джерело випромінювання .

У чорної і кольорової металургії поширені експресні напівкількісні (відносне стандартне відхилення 0,3-0,5 і більше) методики визначення змісту основних або найбільш характерних компонентів сплавів , наприклад при їх маркуванні , при сортуванні металобрухту для його утилізації і т.д. Для цього застосовують прості , компактні і дешеві візуальні і фотоелектричні прилади ( стилоскопах і стілометри ) у поєднанні з іскровими генераторами . Діапазон визначених змістів елементів - від кількох десятих часток відсотка до десятків відсотків.

Електромагнітне випромінювання (електромагнітні хвилі) - розповсюджується в просторі обурення ( зміна стану ) електромагнітного поля. Серед електромагнітних полів взагалі , породжених електричними зарядами і їх рухом , прийнято відносити власне до випромінювання ту частину змінних електромагнітних полів , яка здатна поширюватися найбільш далеко від своїх джерел - рухомих зарядів , затухаючи найбільш повільно з відстанню.

Електромагнітне випромінювання поділяється на:

- радіохвилі (починаючи зі наддовгих ) – від 300мм до кільком км;

- терагерцове випромінювання ,

- інфрачервоне випромінювання- 760нм – 300мкм;

- видиме світло 400-750 нм;

- ультрафіолетове випромінювання – 5-400 нм

- рентгенівське випромінювання – 10^-2 – 1 нм

- жорстке (гамма - випромінювання) - 10^-2 нм

Основними характеристиками електромагнітного випромінювання прийнято вважати частоту і довжину хвилі.

Довжина хвилі – відстань, яку проходить хвиля за час одного періоду. Довжина хвилі залежить від швидкості поширення випромінювання.

1 нм =10^-9м = 10^-3мкм = 10 ·Á

Де: λ довжина хвилі;

С – швидкість світла в вакуумі – 2,990 ·10⁸м/с = 3·10¹⁷ нм/с;

ν – частота електромагнітних коливань (Гц)с^-1.

Частота електроколивань показує скільки повних коливань напруженості електричного поля здійснюється в 1 с.

Де Т- період – час, протягом якого відбувається повний цикл зміни напруженості електричного поля.

Фотон – елементарна частка електромагнітного випромінювання. Кожен фотон має певну порцію енергії, що прийнято називати квантом. Енергія фотона примо пропорційна частоті.

Е_ф=h·ν;

Де: Е_ф – енергія фотона;

h - постійна Планка, h = 4,14·10^-15 еВ·с = 6,62·10^-34 Дж/с

ω – см^-1 – хвильове число

Частота коливань ( f ), довжина хвилі ( λ ) і швидкість поширення випромінювання (с) пов'язані між собою співвідношенням :

с = λ.

Швидкість поширення електромагнітного випромінювання у вакуумі дорівнює швидкості світла , в інших середовищах ця швидкість менше.

Особливостями електромагнітних хвиль c точки зору теорії коливань і понять електродинаміки є наявність трьох взаємно перпендикулярних векторів: хвильового вектора , вектора напруженості електричного поля E і вектора напруженості магнітного поля H. Електромагнітні хвилі - це поперечні хвилі ( хвилі зсуву ) , в яких вектора напруженостей електричного і магнітного полів коливаються перпендикулярно до напрямку поширення хвилі , але вони істотно відрізняються від хвиль на воді і від звуку тим , що їх можна передати від джерела до приймача в тому, числі і через вакуум.

Електромагнітне випромінювання прийнято ділити по частотних діапазонах. Між діапазонами немає різких переходів , вони іноді перекриваються , а межі між ними умовні. Оскільки швидкість поширення випромінювання постійна, то частота його коливань жорстко пов'язана з довжиною хвилі у вакуумі.

Ультракороткі радіохвилі прийнято розділяти на

- метрові ,

- дециметрові,

- сантиметрові ,

- міліметрові,

- субміліметрові або мікрометрові .

Хвилі з довжиною λ довжиною менше 1 м (частота більше 300 МГц) прийнято також називати мікрохвилями або хвилями надвисоких частот ( СВЧ).

Інфрачервоне випромінювання - електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла ( з довжиною хвилі 0,74 мкм ) і мікрохвильовим випромінюванням (1-2 мм).Інфрачервоне випромінювання займає найбільшу частину оптичного спектру. Інфрачервоне випромінювання також називають « тепловим » випромінюванням , так як всі тіла , тверді і рідкі , нагріті до певної температури , випромінюють енергію в інфрачервоному спектрі. При цьому довжини хвиль , що випромінюються тілом , залежать від температури нагрівання : чим вище температура , тим коротше довжина хвилі і вище інтенсивність випромінювання. Спектр випромінювання абсолютно чорного тіла при відносно невисоких (до декількох тисяч кельвінів ) температурах лежить в основному саме в цьому діапазоні .Видиме світло представляє собою поєднання семи основних кольорів: червоного , помаранчевого , жовтого , зеленого , блакитного , синього і фіолетового. Перед червоними областями спектра в оптичному діапазоні знаходяться інфрачервоне , а за фіолетовими - ультрафіолетові . Але не інфрачервоні , що не ультрафіолетові не видимі для людського ока .Видиме, інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання становить так звану оптичну область спектра в широкому сенсі цього слова .

☻☻☻Найвідомішим джерелом оптичного випромінювання є Сонце. Його поверхня ( фотосфера ) нагріта до температури 6000 градусів і світить яскраво -жовтим світлом. Ця ділянка спектра електромагнітного випромінювання безпосередньо сприймається нашими органами чуття. ( максимум безперервного спектру сонячного випромінювання розташований в «зеленій » області 550 нм , де знаходиться і максимум чутливості ока ) . Саме тому, що ми народилися біля такої зірки , цю ділянку спектра електромагнітного випромінювання безпосередньо сприймається нашими органами чуття.☻☻☻

Випромінювання оптичного діапазону виникає при нагріванні тіл ( інфрачервоне випромінювання називають також тепловим ) за теплового руху атомів і молекул. Чим сильніше підігрітий тіло , тим вище частота його випромінювання. При певному нагріванні тіло починає світитися у видимому діапазоні ( каління ) , спочатку червоним кольором , потім жовтим і так далі. І навпаки , випромінювання оптичного спектру робить на тіла тепловий вплив .Крім теплового випромінювання джерелом і приймачем оптичного випромінювання можуть служити хімічні та біологічні реакції. Одна з найвідоміших хімічних реакцій, що є приймачем оптичного випромінювання, використовується у фотографії.

Виділення такої області обумовлено не тільки близькістю відповідних ділянок спектра, а й схожістю приладів, що застосовуються для її дослідження і розроблених історично головним чином при вивченні видимого світла ( лінзи і дзеркала для фокусування випромінювання , призми, дифракційні грати, інтерференційні прилади для дослідження спектрального складу випромінювання і пр. ) .Частоти хвиль оптичної області спектра вже можна порівняти з власними частотами атомів і молекул, а їх довжини - з молекулярними розмірами і межмолекулярними відстанями . Завдяки цьому в цій області стають істотними явища , обумовлені атомістичним будовою речовини. З цієї ж причини , поряд з хвильовими , проявляються і квантові властивості світла .

Види електромагнітного випромінювання.

.Ультрафіолетове випромінювання ( ультрафіолет , УФ , UV) - електромагнітне випромінювання, що займає діапазон між видимим і рентгенівським випромінюванням ( 380 - 10 нм , 7,9 × 1014 - 3 × 1016 Гц). Діапазон умовно ділять на ближній ( 380-200 нм ) і дальній , або вакуумний ( 200-10 нм) ультрафіолет , останній так названий , оскільки інтенсивно поглинається атмосферою і досліджується тільки вакуумними приладами .Довгохвильове ультрафіолетове випромінювання володіє порівняно невеликою фотобіологічною активністю , але здатне викликати пігментацію шкіри людини , робить позитивний вплив на організм. Випромінювання цього піддіапазону здатне викликати світіння деяких речовин , тому його використовують дли люмінесцентного аналізу хімічного складу продуктів. Середньохвильове ультрафіолетове випромінювання надає тонізуючу і терапевтичну дію на живі організми. Воно здатне викликати еритему і загар , перетворювати в організмі жіпотних необхідний для росту і розвитку вітамін D в засвоювану форму , володіє потужним антірахітним дією . Випромінювання цього піддіапазону шкідливі для більшості рослин .Короткохвильове ультрафіолетове вилікування відрізняється бактерицидну дію, тому його широко використовують для знезараження води і повітря , дезінфекції та стерилізації різного інвентарю і посуду.Основний природний джерело ультрафіолетового випромінювання на Землі - Сонце.

Іонізуюче електромагнітне випромінювання. До цієї групи традиційно відносять рентгенівське і гамма- випромінювання , хоча , строго кажучи , іонізувати атоми може і ультрафіолетове випромінювання , і навіть видиме світло. Межі областей рентгенівського і гамма- випромінювання можуть бути визначені лише досить умовно . Для загальної орієнтування можна прийняти , що енергія рентгенівських квантів лежить в межах 20 еВ - 0,1 МеВ , а енергія гамма- квантів - більше 0,1 МеВ . У вузькому сенсі гамма- випромінювання випускається ядром , а рентгенівське - атомної електронною оболонкою при вибиванні електрона з низьколежачих орбіт , хоча ця класифікація непридатна до жорсткого випромінювання , генеруємому без участі атомів і ядер ( наприклад , синхротронного або гальмівного випромінювання ) .Радіохвилі [ред | правити вихідний текст ]Основна стаття:

Радіовипромінювання. Через великі значень λ поширення радіохвиль можна розглядати без урахування атомістичного будови середовища . Виняток становлять тільки самі короткі радіохвилі , що примикають до інфрачервоного ділянці спектру . У радіодіапазоні слабо позначаються і квантові властивості випромінювання , хоча їх все ж доводиться враховувати , зокрема , при описі квантових генераторів і підсилювачів сантиметрового і міліметрового діапазонів , а також молекулярних стандартів частоти і часу , при охолодженні апаратури до температур в декілька кельвінів .Радіохвилі виникають при протіканні по провідниках змінного струму відповідної частоти . І навпаки , що проходить в просторі електромагнітна хвиля збуджує в провіднику відповідний їй змінний струм. Ця властивість використовується в радіотехніці при конструюванні антен.Природним джерелом хвиль цього діапазону є грози . Вважається , що вони ж є джерелом стоячих електромагнітних хвиль Шумана.

.Ультрафіолетове випромінювання. В області рентгенівського і гамма- випромінювання на перший план виступають квантові властивості випромінювання.Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких заряджених частинок (електронів , протонів і пр. ) , а також в результаті процесів , що відбуваються всередині електронних оболонок атомів. Гамма-випромінювання з'являється в результаті процесів , що відбуваються всередині атомних ядер , а також у результаті перетворення елементарних частинок.Особливості електромагнітного випромінювання електричного і магнітного полів , що визначає тип хвиль ( плоскі , сферичні та ін), вид поляризації та інші особливості залежать від джерела випромінювання і властивостей середовища .Електромагнітні випромінювання різних частот взаємодіють з речовиною також по- різному. Електромагнітне випромінювання здатне поширюватися практично у всіх середовищах. У вакуумі ( просторі , вільному від речовини і тіл , поглинаючих або испускающих електромагнітні хвилі) електромагнітне випромінювання поширюється без затуханий на скільки завгодно великі відстані, але в ряді випадків досить добре поширюється і в просторі , заповненому речовиною (кілька змінюючи при цьому свою поведінку ) .