1.Электромагниттік сәуленің табиғаты және оның негізгі сипаттамалары, эмс спектрі

1.Электромагниттiк сәуле спектрi. Көрiнетiн сәуле мен радиотолқындар, рентген ультракүлгiн, инфрақызыл және -сәулелерi-бұлар бiр-бiрiнен толқын ұзындығы (жиiлiгi) бойынша өзгеше электромагниттiк сәуле түрлерi. Толқын ұзындығының (жиiлiгiнiң) өсуi бойынша орналастырғанда бұлар электромагниттiк толқындардың толық спектрiн құрайды, сонда толқын ұзындығы нанометрдiң бөлiгiнен бастап бiрнеше км-ге дейiн өзгеретiн өте кең аралықты алып жатады (1.1-кесте).

1.1-кесте Электромагниттiк толқындар спектрi

Электромагниттiк сәуле түрi	Толқын ұзындықтар диапазоны
-сәуле	10-2 нм
рентген	10-2 - 1 нм
ультракүлгiн	5 – 400 нм
көрiнетiн сәуле (жарық)	400-750 нм
инфрақызыл	760 нм-300 мкм
микротолқындар	300 мкм-300 мм
радиотолқындар	300 мм-ден бiрнеше км-ге дейiн

Электромагниттік сәуле шығарудың табиғатта ең көп тараған түрі жылулық сәуле шығару болып табылады.

Жылулық сәуле заттың ішкі энергиясы есебінен шығарылады.Сондықтан да, ол температурасы 0К-нен өзнеше кез келген температурадағы барлық денелерге тән.Сәуле шығарудың басқа түрлерінен жылулық шығарылған сәуленің өзнешелігі- ол сәуле шығаратын денелермен тепе-теңдікте бола алады

2)Заттың шығару спектрi мен жұтылу спектрiнiң пайда болуы әрқашанда оның атомдары мен молекулаларының iшкi энергиясының өзгеруiмен байланысты. Iшкi энергия қоры ең аз бөлшектер (атом, молекула) қозбаған деп, ал бұлардың тұрған күйi қалыпты, немесе негiзгi деп аталады. Сырттан әсер ету арқылы зат бөлшектерiне (атомына, молекуласына) қосымша энергия беруге болады мұны жұтып олар қалыпты (негiзгi) күйден қозған күйге көшедi. Атомдар мен молекулалардың iшкi энергиясы үздiксiз өзгере алмайды, ол тек секiрмелi түрде, дискреттi өзгередi.

6

1.1-сурет. Атомның энергиялық деңгейлерi схемасы. Стрелкалармен мүмкiн болатын ауысулар көрсетiлген.

Зат бөлшектерiнiң энергияны жұту процесi жоғары бағытталған стрелкалармен, ал энергия шығару процесi-төмен бағытталған стрелкалармен белгiленедi (1.1-сурет).Зат бөлшектерi энергияны екi деңгей энергиясының айырмасына тең энергия үлестерiмен (кванттар) жұтып және шығара алады. Электромагниттiк сәуле кванттары (фотондар) түрiнде энергия жұтылған және шығарылған кезде бұған сәйкес заттың жұтылу және шығару спектрлерi алынады. Сонда энергиясы екi энергетикалық деңгей энергияларының айырмасына тең кванттар (фотондар) ғана жұтылады және шығарылады. Мысалы, атом Е₀ деңгейден Е₁ деңгейге Е₁-Е₀ айырмасына тең h_0,1 квантты, ал Е₁ деңгейден Е₂ деңгейге h_1,2Е₂ -Е₁ квантты жұтып ауысады.

7

Заттың шығару спектрiн алу үшiн оның бөлшектерiне қосымша энергия берiп қоздыру керек. Осы мақсатта зат үлгiсi жарық көзiне ендiрiледi. Мұнда үлгi қыздырылып, буға айналады, зат молекулалары атомдарға жiктеледi (диссоциацияланады), жекелеген атомдар мен иондардың қоздырылуы iске асырылады. Зат бөлшектерi қозған күйде өте қысқа уақыт (10^-7-10^-8с) болады, содан өздiгiнен қалыпты күйге оралып, артық энергияларын жарық кванттары түрiнде шығарады, ал бұлар зат үлгiсiнiң шығару спектрiн құрайды. Егер үлгiдегi барлық элемент атомдары бiр мезгiлде қоздырылатын болса, онда спектрде бұлардың әрқайсысына сәйкес жиiлiктер (толқын ұзындықтар) - сызықтар алынатын болады.

8

Зат үлгiсiнiң тiркелген спектрiн талдау керек болады. Өйткенi әрбiр элементтiң және әрбiр заттың өзiнiң нақты толқын ұзындықтарына сәйкес сызықтардан немесе жолақтардан тұратын сипаттауыш спектрi болады. Сондықтан спектрлiк талдау жүргiзгенде сызықтардың (жолақтардың) толқын ұзындықтары анықталады және бұлардың қандай элементтердiкi екендiгi анықтама әдебиет арқылы тағайындалады.

Зат үлгiсi спектрiн зерттеудi және талдауды мүмкiн ету үшiн жиiлiктерi әртүрлi кванттарды кеңiстiкте бiр-бiрiнен ажырату керек, басқаша айтқанда, электромагниттiк сәуленi жиiлiк (толқын ұзындық) бойынша жiктеу керек. Осы процесс жарықты спектрге жiктеу деп аталады. Бұл спектрлiк аспаптарда iске асырылады.

Толқын ұзындықтары бойынша жiктелген сәуле әйтеуiр бiр амалмен тiркелуi керек. Бұл үшін жарықты тiркеудiң әр түрлi әдiстерi қолданылады, көп тарағаны фотографиялық және фотоэлектрлiк әдiстер.

Фотографиялық тiркеу әдiсi фотопленка немесе фотопластинкаға түскенде жарық бұлардың қараюын тудыруына негiзделген. Шығару спектрi осы жағдайда пластинканың (әйнектiң) бетiнде қара сызықтар (сызықтық спектр) немесе қара жолақтар (жолақ спектр) түрiнде алынады.