CCF20140103016

Fizyczne podstawy spektroskopii. F

Spektroskopia, to nauka o powstawaniu i interpretacji widm powstających w wyniku oddziaływań wszelkich rodzajów promieniowania na materię rozumianą, jako zbiorowisko atomów i cząsteczek. Spektroskopia jest też często rozumiana, jako ogólna nazwa wszelkich technik analitycznych polegających na analizowaniu widm.

Dyfrakcja

Promienie światła rozchodzą się po liniach prostych, lecz przechodząc przez małe otwory ulegają ugięciu, czyli dyfrakcji. Dyfrakcja, jako zjawisko typowe dla ruchu falowego, jest świadectwem falowej natury światła. Ponieważ dyfrakcję można obserwować tylko wtedy, gdy rozmiary szczeliny są porównywalne z długością fali padającej na szczelinę, to dyfrakcja światła, ze względu na małą długość fal świetlnych, zachodzi tylko na bardzo małych szczelinach.

Interferencja

Innym zjawiskiem zdradzającym falową naturę światła jest interferencja, będąca zjawiskiem charakterystycznym dla każdego ruchu falowego. Polega ona na nakładaniu się fal pochodzących z różnych źródeł. Aby powstał stabilny i możliwy do zaobserwowania obraz interferencyjny, to światło pochodzące z tych źródeł musi być spójne. Takie warunki można uzyskać, kierując światło pochodzące z jednego źródła na dwie szczeliny, z których każda będzie stanowiła odrębne źródło światła spójnego. Na skutek interferencji powstają naprzemiennie obszary wzmocnień i wygaszeń fal składowych. Przy czym wzmocnienie fali nastąpi w tych punktach, dla których różnica dróg optycznych spełni warunek

d sin oc= n x

gdzie n=0, 1, 2....

Wygaszenie fali nastąpi w tych punktach, dla których delta r = d sina będzie nieparzystą wielokrotnością połówek długości fali:

X

dsin oc= (2n + 1) —

gdzie n=0, 1, 2....

Zjawisko dyfrakcji i interferencji jest wykorzystywane do wyznaczania długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej. Siatka dyfrakcyjna to układ wielu szczelin, które można utworzyć, wykonując szereg równoległych rys na szklanej lub plastikowej płytce. Rysy stanowią przeszkodę dla światła, a odstępy między nimi stanowią szczeliny, przez które światło przechodzi, uginając się na nich. Fale ugięte na sąsiednich szczelinach interferują ze sobą. Znając odległość między sąsiednimi szczelinami - d, którą nazywamy stałą siatki, i mierząc kąt ugięcia a, możemy obliczyć długość fali X.