Дисперсия света.Спектроскоп.

Зависимость показателя преломления света от длины волны (или частоты) называют дисперсией света. Количественной ха­рактеристикой дисперсии служил величина, называемая диспер­сией вещества, равная отношению изменения показателя преломления dn при изменении длины волны излучения от до +d к величине спектрального интервата d : .

Для большинства оптически прозрачных диэлектриков при увели­чении длины волны показатель преломления уменьшается ( <0). Этот случай дисперсии называется нормальной дис­персией. Если >0, то имеет место аномальная дисперсия.

Для большинства оптически прозрачных диэлектриков наблюда­ется нормальная дисперсия. Аномальная дисперсия наблюдается для окрашенных сред в области длин волн, где наблюдается наи­более интенсивное поглощение.

Классическая электронная теория позволяет найти зависи­мость показателя преломления от частоты света : .

где N - концентрация молекул, е - заряд электрона, т - масса электрона, - собственная частота колебаний оптического электрона.

Согласно классической теории дисперсии показатель пре­ломления газа зависит от концентрации N и поляризуемости его молекул: .

Спектроскоп (от спектр и греч. skopeo — смотрю) — оптический прибор для визуального наблюдения спектра излучения. Используется для быстрого качественного спектрального анализа веществ в химии, металлургии (например, стилоскоп) и т. д. Разложение излучения в спектр осуществляется, например, оптической призмой. С помощью флуоресцентного окуляра визуально наблюдают ультрафиолетовый спектр, с помощью электронно-оптического преобразователя — ближнюю инфракрасную область спектра.

Сила Лоренца. Масс-спектрометр. Синхрометр.

Сила Лоренца - сила, с которой на движущийся со скоростью заряд q одновременно действуют магнитное поле с индукцией и электрическое поле с напряженностью : .

Направление магнитной составляющей силы Лоренца, выра­жаемой векторным произведением определяется с помо­щью правила правого винта.

Направление магнитной составляющей силы Лоренца можно также определить по правилу левой руки: левую руку располага­ют в таком положении, чтобы перпендикулярная направлению скорости частицы составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре пальца были направлены вдоль век­тора скорости , тогда отогнутый большой палец покажет на­правление искомой силы.

Масс-спектрометр — это вакуумный прибор, использующий физические законы движения заряженных частиц в магнитных и электрических полях, и необходимый для получения масс-спектра. Масс-спектр, как и любой спектр, в узком смысле — это зависимость интенсивности ионного тока (количества) от отношения массы к заряду (качества). Ввиду квантования массы и заряда типичный масс-спектр является дискретным. Обычно (в рутинных анализах) так оно и есть, но не всегда. Природа анализируемого вещества, особенности метода ионизации и вторичные процессы в масс-спектрометре могут оставлять свой след в масс-спектре. Так ионы с одинаковыми отношениями массы к заряду могут оказаться в разных частях спектра и даже сделать часть его непрерывным. Поэтому масс-спектр в широком смысле — это нечто большее, несущее специфическую информацию, и делающее процесс его интерпретации более сложным и увлекательным. Ионы бывают однозарядные и многозарядные, причём как органические, так и неорганические. Большинство небольших молекул при ионизации приобретает только один положительный или отрицательный заряд. Атомы способны приобретать более одного положительного заряда и только один отрицательный. Белки, нуклеиновые кислоты и другие полимеры способны приобретать множественные положительные и отрицательные заряды. Атомы химических элементов имеют специфическую массу. Таким образом, точное определение массы анализируемой молекулы, позволяет определить её элементный состав. Масс-спектрометрия также позволяет получить важную информацию об изотопном составе анализируемых молекул.

В органических веществах молекулы представляют собой определённые структуры, образованные атомами. Природа и человек создали поистине неисчислимое многообразие органических соединений. Современные масс-спектрометры способны фрагментировать детектируемые ионы и определять массу полученных фрагментов. Таким образом, можно получать данные о структуре вещества.

Синхротрон – кольцевой циклический ускоритель заряженных частиц, в котором частицы двигаются по орбите неизменного радиуса за счёт того, что темп нарастания их энергии в ускоряющих промежутках синхронизован со скоростью нарастания магнитного поля на орбите. Он позволяет ускорять как лёгкие заряженные частицы (электроны, позитроны), так и тяжёлые (протоны, антипротоны, ионы) до самых больших энергий. В настоящее время все циклические ускорители на максимальные энергии – это ускорители синхротронного тип (их принцип предложен в 1944 г. В. Векслером (СССР) и независимо в 1945 г. Э. Макмилланом (США).  В синхротронах магнитное поле переменное и частицы двигаются по одной и той же замкнутой траектории, многократно проходя прямолинейные промежутки с ускоряющим электрическим полем радиочастотного диапазона. Частицы, увеличивающие свою энергию, удерживаются на фиксированной орбите с помощью нарастающего поля мощных отклоняющих (в том числе и сверхпроводящих) кольцевых магнитов. Для удержания частиц на орбите постоянного радиуса темп нарастания поля синхронизован с темпом нарастания энергии частиц (отсюда происходит название этого типа ускорителя). По достижении максимального магнитного поля ускоренные частицы либо направляются на неподвижную мишень, либо (в коллайдерах) сталкиваются со встречным пучком, после чего цикл ускорения повторяется. В синхротронах есть два типа чередующихся кольцевых магнитов: отклоняющие двухполюсные (дипольные), удерживающие частицы на орбите, и фокусирующие четырёхполюсные (квадрупольные). Последние фокусируют частицы (как линзы свет), собирая их в узкий пучок, циркулирующий в вакуумной камере.