Переводные множители единиц измерения энергии

Единицы измерения энергии	см–1	с–1 = Гц	Дж	эВ	К
1 см–1	1	31010	1,9910–23	1,2410–4	1,44
1 с–1= 1 Гц	3,3410–11	1	6,6210–34	4,1410–15	4,810–11
1 Дж	5,031022	1,511033	1	6,241018	7,241022
1 эВ	8065	2,421014	1,610–19	1	11605,4
1 К	0,69	2,081010	1,3810–23	0,8610–4	1

Расчеты значений переводных множителей проводили до второго знака после запятой, что является достаточным. Длины волн или частоты переходов с излучением или поглощением могут относиться к любому диапазону шкалы электромагнитных волн, начиная от самых длинных радиоволн и заканчивая самыми короткими волнами (наибольшими частотами), соответствующими гамма-излучению. В табл. 1.2 приведены различные диапазоны спектра электромагнитного излучения.

Таблица 1.2

Длины волн, частоты и энергии различных диапазонов

электромагнитного излучения

Диапазон	Длины волн	Частоты, Гц[с–1]	Энергия, см–1
Радиоволны	1000 – 10 м	3105 – 3107	10–5 – 10–3
Короткие радиоволны	10 – 10–2 м	3107 – 31010	10–3 – 1
Микроволны	10–2 – 10–4 м 1 см – 0,1 мм	31010 –31012	1 – 102
Дальний ИК	10–4 – 2,510–5 м 100 – 25 мкм	31012 – 1,21013	102 – 4102
Средний ИК	2,510–5–2,510–6 м 2,5 – 25 мкм	1,21013 – 1,21014	4102 – 4103
Ближний ИК	2,510–6 – 710–7 м 2,5 – 0,7 мкм	1,21014 – 4,31014	4103 – 1,43104
Видимый	710–7 – 3,610–7 м 0,7 – 0,36 мкм	4,31014 – 8,41014	1,43104 – 2,8104
Ближний УФ	360 – 200 нм	8,41014 – 1,51015	2,8104 – 5104
Дальний УФ	200 – 150 нм	1,51015 – 21015	5104 – 6,6104
Рентгеновский	150 – 0,1 нм	21015 – 31018	6.6104 – 108
Гамма-излучение	< 0,1 нм	> 31018	> 108

Существует гамма-спектроскопия, рентгеновская спектроскопия, оптическая спектроскопия и радиоспектроскопия. Оптическая спектроскопия включает ультрафиолетовую (УФ) спектроскопию, спектроскопию видимого диапазона и инфракрасную (ИК) спектроскопию. Границы диапазонов являются условными, равно как и соответствующие разделения диапазонов (дальняя, средняя, ближняя области), поскольку свойства излучения постепенно изменяются с длиной волны, и провести резкое разграничение различных областей спектра невозможно.

С точки зрения строения вещества спектроскопию подразделяют в соответствии со свойствами, строением и составом физических объектов. Например, ядерная спектроскопия изучает переходы между уровнями энергии ядер и относится к ядерной физике. Атомная спектроскопия изучает электронные уровни энергии атомов и переходы между ними. Выяснение природы уровней энергии атома водорода сыграло огромную роль, указав путь к расшифровке спектров атомов более сложных элементов.

Молекулярная спектроскопия изучает электронные, колебательные и вращательные уровни энергии и переходы между ними, поэтому спектроскопия молекул отличается разнообразием и большой сложностью спектров по сравнению с атомной спектроскопией, если учесть взаимодействие всех видов движения в молекуле.

Спектроскопия конденсированных сред – кристаллов, аморфных тел и жидкостей – изучает уровни энергии этих систем и переходы между этими уровнями, приводящие иногда к сложным, перекрывающимся и уширенным спектральным полосам, в которых закодирована богатая информация о молекулярных взаимодействиях. Число нерешенных проблем в спектроскопии конденсированного состояния довольно значительно, заметно превосходит число проблем в спектроскопии свободных молекул.

Рассмотрим более детально молекулярную спектроскопию и спектроскопию конденсированных систем (жидкостей и кристаллов). Спектроскопия конденсированного состояния тесно связана с атомной и молекулярной спектроскопией и в значительной степени опирается на результаты этих разделов спектроскопии.