Оптические спектры. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Оптические спектры - спектры эл--магн. излучения в ИК-, видимом и УФ-диапазонах шкалы электромагнитных волн. С. о. разделяют на С. испускания (наз. также спектрами излучения или эмиссионными спектрами), С. поглощения (абсорбционные С.), С. рассеяния и С. отражения. С. о. получают от источников света при разложении их излучения по длинам волн

(частотам

, волновым числам

, к-рые часто тоже обозначают v) с помощью спектральных приборов. Характеризуются функцией

[или

], описывающей распределение энергии испускаемого света в зависимости от

(или v); при этом энергию рассчитывают на нек-рый интервал

(или v). С. о. поглощения и рассеяния обычно получают при прохождении света через вещество с последующим его разложением по

. С. о. поглощения, рассеяния и отражения характеризуются долей энергии света каждой длины волны, соответственно поглощённой

, рассеянной

или отражённой

веществом. При рассеянии монохроматич. света длины волны

молекулами может происходить комбинационное рассеяние света ,спектр к-рого характеризуется распределением энергии рассеянного света по изменённым (комбинационным) длинам волн.

С. о. регистрируют с помощью фоторегистрац. методов, фотоэлектрич. приёмниками излучения, термоэлементами и болометрами (в ИК-области) и т. д. В видимой области С. о. можно наблюдать визуально.

По виду С. о. могут быть линейчатыми, состоящими из отд. спектральных линий с определ. дискретными значениями

, полосатыми, состоящими из отд. полос, каждая из к-рых охватывает нек-рый интервал

, и сплошными (непрерывными), охватывающими широкий диапазон

. (Строго говоря, спектральная линия всегда имеет нек-рую конечную ширину, характеризуемую нек-рым интервалом

; см. Ширина спектральной линии.)

С. о. возникают при квантовых переходах между уровнями энергии атомов, молекул, твёрдых и жидких тел. С. о. испускания соответствуют возможным квантовым переходам с верхних возбуждённых уровней энергии на нижние, С. о. поглощения - с нижних уровней на верхние.

Вид С. о. зависит от состояния вещества. Если при заданной температуре вещество находится в состоянии термодинамич. равновесия с излучением (см. Тепловое излучение), оно испускает сплошной спектр, распределение энергии в к-ром по

(или v) даётся Планка законом излучения. Обычно термодинамич. равновесие излучения с веществом отсутствует и С. о. могут иметь самый различный вид. В частности, для атомов характерны линейчатые С. о., возникающие при квантовых переходах между электронными уровнями энергии (см. Атомные спектры; )для простейших молекул типичны полосатые спектры, возникающие при переходах между электронными, колебат. и вращат. уровнями энергии (см. Молекулярные спектры).

Разл. оптич. диапазонам v (или

) соответствуют разл. энергии фотонов

(

- энергии уровней, между к-рыми происходит переход). В табл. приведены для трёх диапазонов длин волн примерные интервалы

, v, волновых чисел v/с, энергий фотонов

, а также температур излучения Т, характеризующих энергию фотонов согласно соотношению kT =hv.

С. о. применяются для исследования строения и состава вещества (см. Спектроскопия, Спектральный анализ).

Литература по оптическим спектрам

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.