спектры (См.
Спектры оптические)
электромагнитного излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах шкалы электромагнитных волн (См.
Электромагнитные волны)
. С. о. разделяют на
спектры испускания (называемые также спектрами излучения, или эмиссионными спектрами),
спектры поглощения, рассеяния и отражения. С. о. испускания получаются от источников света (См.
Источники света)
разложением их излучения по длинам волн λ
спектральными приборами (См.
Спектральные приборы) и характеризуются функцией
f(λ)
, дающей распределение энергии испускаемого света в зависимости от λ. С. о. поглощения (абсорбции), рассеяния и отражения обычно получаются при прохождении света через вещество с последующим его разложением по λ
. Эти типы С. о. характеризуются долей энергии света каждой длины волны соответственно поглощённой [
k(λ)], рассеянной [α(λ)] и отражённой [
R(λ)]. При рассеянии монохроматического света (См.
Монохроматический свет) длины волны λ
о спектр комбинационного рассеяния света (См.
Комбинационное рассеяние света) характеризуется распределением энергии рассеянного света по измененным длинам волн λ ≠ λ
о[
f'(λ)]. Т. о., любой
спектр характеризуется некоторой функцией
f(λ)
, дающей распределение энергии (абсолютной или относительной) по длинам волн; при этом энергию рассчитывают на некоторый интервал λ. От функции
f(λ) можно перейти к функции φ(ν), дающей распределение энергии по частотам ν
= с/ λ
(
с - скорость света); тогда энергия рассчитывается на единицу интервала ν.
С. о. регистрируют с помощью фотографических и фотоэлектрических методов, применяют также счётчики фотонов для ультрафиолетовой области, термоэлементы и болометры в инфракрасной области и т. д. В видимой области С. о. можно наблюдать визуально.
По виду С. о. разделяют на линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий (См.
Спектральные линии)
, соответствующих дискретным значениям λ
, полосатые, состоящие из отдельных полос, каждая из которых охватывает некоторый интервал λ
, и сплошные (непрерывные), охватывающие большой диапазон λ
. Строго говоря, отдельная спектральная линия также не соответствует вполне определённому значению λ
, а всегда имеет конечную ширину, характеризуемую узким интервалом λ (см.
Ширина спектральных линий)
.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Диапазон | λ, мкм | ν, сек-1' | ν/с, см-1 | hν, эв | Т, К |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Инфракрасное излучение | 103-0,74 | 3,0․10"-4,0․10 | 10-1,35․104 | 1,25․10-3-1,7 | 14-2,0․104 |
| | | 14 | | | |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Видимое излучение | 0,74-0,40 | 4․1014-7,5․1014 | 1,35․104-2,5․ | 1,7-3,1 | 2,0․104-3,6․ |
| | | | 104 | | 104 |
|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Ультрафиолетовое | 0,40-0,001 | 7,5․1014-3,0․ | 2,5․104-106 | 3,1-125 | 3,6․104- |
| излучение | | 10'° | | | 1,4․106 |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
С. о. возникают при квантовых переходах (См.
Квантовые переходы) между уровнями энергии атомов, молекул, а также твёрдых и жидких тел. С. о. испускания соответствуют возможным квантовым переходам с верхних уровней энергии на нижние,
спектры поглощения - с нижних уровней энергии на верхние.
Вид С. о. зависит от состояния вещества. Если при заданной температуре вещество находится в состоянии термодинамического равновесия с излучением (см.
Тепловое излучение)
, оно испускает сплошной
спектр, распределение энергии в котором по λ (или ν) даётся Планка законом излучения (См.
Планка закон излучения)
. Обычно термодинамическое равновесие вещества с излучением отсутствует и С. о. могут иметь самый различный вид. В частности, для спектров атомов характерны линейчатые
спектры, возникающие при квантовых переходах между электронными уровнями энергии (см.
Атомные спектры)
, для простейших молекул типичны полосатые
спектры, возникающие при переходах между электронными, колебательными и вращательными уровнями энергии (см.
Молекулярные спектры)
.
Для С. о. различным диапазонам λ и, следовательно, ν соответствуют различные энергии фотонов
hν
= Е1-
Е2 (где
h - Планка постоянная, Е1 и
Е2 - энергии уровней, между которыми происходит переход). В табл. приведены для 3 диапазонов электромагнитных волн примерные интервалы длин волн λ
, частот ν, волновых чисел ν/
c, энергий фотонов
hν
, а также температур
Т, характеризующих энергию фотонов согласно соотношению
kT = hν
(
k - Больцмана постоянная)
.
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957. (Общий курс физики, ч. 3); Фриш С. Э., Оптические спектры атомов, М. - Л., 1963.
М. А. Ельяшевич.