Методы экспериментального анализа. Взаимодействие электромагнитного излучения и материи.
1. Поглощение света
Когда атомы, молекулы или ионы поглощают энергию фотонов и разница между их базовой энергией и энергией возбужденного состояния удовлетворяет Δ E=mv, они переходят из основного состояния в возбужденное состояние, и этот процесс называется поглощение. Исследование спектров поглощения позволяет определить состав, содержание и структуру образца. Аналитический метод, основанный на абсорбционной спектроскопии, называется абсорбционной спектроскопией.
2. Излучение света
Когда вещество поглощает энергию и переходит из основного состояния в возбужденное состояние, возбужденное состояние нестабильно и переходит обратно в основное состояние примерно через 10-8 секунд. В этот момент, если энергия выделяется в виде света, этот процесс называется излучением.
3. Рассеяние света
Когда свет проходит через среду, происходит явление эмиссии. Когда размер частиц среды (например, в эмульсиях, суспензиях, коллоидных растворах) аналогичен длине волны света, интенсивность излучаемого света увеличивается, что также можно увидеть невооруженным глазом как эффект Тиндаля. Интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна квадрату длины падающего света и может быть использована для изучения размера и морфологии полимерных молекул и коллоидных частиц. Когда молекулы среды меньше длины волны света, возникает рэлеевское излучение М9. Это рассеяние вызвано упругими столкновениями фотонов и молекулярных молекул. При столкновении нет обмена энергией, меняется только направление движения фотона, поэтому частота рассеянного света остается неизменной, а интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна четвертой степени длины волны падающего света. При неупругом столкновении фотонов с молекулами среды они не только меняют направление движения, но и обмениваются энергией, в результате чего изменяется частота рассеянного света. Это явление рассеяния называется комбинационным рассеянием.
4. Отражение и преломление
Когда свет излучается из среды (1) на границу раздела другой среды (2), часть света меняет направление на границе раздела и возвращается на границу раздела (1), что называется отражением света. Другая часть света меняет направление и попадает в среду (2) под углом r (углом преломления), который называется преломлением света.
5. Помехи
При определенных условиях световые волны будут взаимодействовать друг с другом. Когда они накладываются друг на друга, они образуют сложную волну, интенсивность которой зависит от фазы каждой волны. Когда разность фаз между двумя волнами составляет 180 градусов, возникает максимальная разрушительная интерференция. Когда две волны находятся в фазе, возникает максимальная конструктивная интерференция. Благодаря явлению интерференции можно получить светлые и темные полосы. Если две волны усиливают друг друга, появятся яркие полосы. Если они нейтрализуют друг друга, появятся темные полосы.
6. Дифракция
Явление световых волн, отклоняющихся от своей прямой линии при прохождении через препятствия или узкие щели, называется явлением дифракции. Это результат вмешательства.
