Флуоресцентная спектроскопия. Флуоресцентная спектроскопия - весьма чувствительный метод анализа химического состава образца, позволяющий обнаруживать следовые количества веществ и даже их отдельные молекулы. В качестве источников возбуждающего излучения особенно эффективны лазеры.

Абсорбционная спектроскопия. Абсорбционная спектроскопия незаменима при исследованиях в тех областях спектра, где флуоресценция слаба или отсутствует вовсе. Спектр поглощения регистрируется прямым измерением прошедшего через образец света или одним из многочисленных косвенных методов. Для наблюдения слабых и запрещенных переходов применяются длинные или многопроходные кюветы. Использование перестраиваемых лазеров в качестве источников излучения позволяет обойтись без щелевых диафрагм и дифракционных решеток.

Методы регистрации. Существует ряд чувствительных методов, позволяющих регистрировать изменения, происходящие в исследуемых образцах под действием света. К ним, в частности, относятся индуцированная лазером флуоресценция, лазерная фотоионизация и фотодиссоциация. Оптико-акустический преобразователь измеряет поглощение модулированного света по интенсивности возникающей звуковой волны. Фотогальванические элементы контролируют ток в газовом разряде при исследовании заселенностей высоколежащих уровней, селективно возбуждаемых перестраиваемым лазером.

Спектроскопия насыщения. Облучение образца интенсивным монохроматическим лазерным излучением вызывает повышенное заселение верхнего уровня перехода и, как следствие, уменьшение поглощения (насыщение перехода). В парах низкого давления селективное насыщение наступает в тех молекулах, скорость которых такова, что благодаря доплеровскому сдвигу достигается резонанс с лазерным излучением. Селективное насыщение практически устраняет доплеровское уширение линий и позволяет наблюдать очень узкие резонансные пики.

Спектроскопия комбинационного рассеяния. Спектроскопия комбинационного рассеяния - это двухфотонная спектроскопия, основанная на неупругом рассеянии, при котором молекула переходит в нижнее возбужденное состояние, обмениваясь двумя фотонами с полем излучения. В этом процессе поглощается фотон накачки, а испускается рамановский фотон. При этом разность частот двух фотонов равна частоте перехода. В случае равновесной заселенности (заселенность начального состояния больше, чем конечного) частота комбинационного перехода меньше, чем у фотона накачки; она называется стоксовой частотой. В противном случае (заселенность комбинационных уровней инвертирована) испускается "антистоксово" излучение с большей частотой. Поскольку в случае двухфотонного перехода четность начального и конечного состояний должна быть одинакова, комбинационное рассеяние дает информацию, дополнительную по отношению к спектрам ИК-поглощения, которое требует изменения четности.

КАКР. В методе когерентного антистоксова комбинационного рассеяния (КАКР) используется испускание когерентного света. В процессе КАКР две падающие на образец интенсивные световые волны с частотами ?1 и ?2 вызывают испускание излучения с частотой 2?1 - ?2. Процесс резко усиливается, когда разность частот ?1 - ?2 равна частоте комбинационного перехода. Это дает возможность измерять разность энергий комбинационных уровней. Метод КАКР отличается высокой чувствительностью.

раздел физики, посвященный изучению спектров электромагнитного излучения. Здесь мы рассмотрим оптическую спектроскопию часто называют просто спектроскопией.

Свет - это электромагнитное излучение с длиной волны . от 10-3 до 10-8 м. Этот диапазон длин волн включает инфракрасную (ИК), видимую и ультрафиолетовую (УФ) области. Инфракрасный интервал спектра (. . 1 мм . 750 нм) подразделяется на дальнюю (1 мм . 50 мкм), среднюю (50 ??2,5 мкм) и ближнюю (2,5 мкм . 750 нм) области. При комнатной температуре любое материальное тело излучает в дальней инфракрасной области, при температуре белого каления излучение сдвигается в ближнюю инфракрасную, а затем и в видимую часть спектра. Видимый спектр простирается от 750 нм (красная граница) до 400 нм (фиолетовая граница). Свет этих длин волн воспринимается человеческим глазом, и именно на эту область приходится большое число спектральных линий атомов. Диапазон от 400 до 200 нм соответствует ультрафиолетовой области, далее примерно до 1 . 10 нм следует вакуумный ультрафиолет. См. также ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ; СПЕКТР.

См. также:

раздел физики, посвященный изучению спектров электромагнитного излучения. Методами С. исследуют Уровни энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопических систем и Квантовые переходы между уровнями энергии, что даёт важную информацию о строении и свойствах вещества. Важнейшие области применения С. - Спектральный анализ и Астрофизика.

Возникновение С. можно отнести к 1666, когда И. Ньютон впервые разложил солнечный свет в спектр. Важнейшие этапы дальнейшего развития С. - открытие и исследование в начале 19 в. линий поглощения в солнечном спектре (фраунгоферовых линий (См. Фраунгоферовы линии)), установление связи спектров испускания и поглощения (Г. Р. Кирхгоф и Р. Бунзен, 1859) и возникновение на её основе спектрального анализа. С его помощью впервые удалось определить состав астрономических объектов - Солнца, звёзд, туманностей. Во 2-й половине 19 - начале 20 вв. С. продолжала развиваться как эмпирическая наука, был накоплен огромный материал об оптических спектрах атомов и молекул, установлены закономерности в расположении спектральных линий и полос. В 1913 Н. Бор объяснил эти закономерности на основе квантовой теории, согласно которой спектры электромагнитного излучения возникают при квантовых переходах между уровнями энергии атомных систем в соответствии с постулатами Бора (см. Атомная физика). В дальнейшем С. сыграла большую роль в создании квантовой механики (См. Квантовая механика) и квантовой электродинамики (См. Квантовая электродинамика), которые, в свою очередь, стали теоретической базой современной С.

Деление С. может быть произведено по различным признакам. По диапазонам длин волн (или частот) электромагнитных волн (См. Электромагнитные волны) в С. выделяют радиоспектроскопию (См. Радиоспектроскопия), охватывающую всю область радиоволн; оптическую С., изучающую Спектры оптические и содержащую инфракрасную спектроскопию (См. Инфракрасная спектроскопия), С. видимого излучения и ультрафиолетовую спектроскопию (См. Ультрафиолетовая спектроскопия), рентгеновскую спектроскопию (См. Рентгеновская спектроскопия) и гамма-спектроскопию (См. Гамма-спектроскопия). Специфика каждого из этих разделов С. основана на особенностях электромагнитных волн соответствующего диапазона и методах их получения и исследования: в радиоспектроскопии применяются радиотехнические методы, в рентгеновской - методы получения и исследования рентгеновских лучей, в гамма-спектроскопии - экспериментальные методы ядерной физики, в оптической С. - оптические методы в сочетании с методами современной радиоэлектроники. Часто под С. понимают лишь оптическую С.

В соответствии с различием конкретных экспериментальных методов выделяют отдельные разделы С. В оптической С. - интерференционную С., основанную на использовании интерференции и применении интерферометров, вакуумную спектроскопию (См. Вакуумная спектроскопия), Фурье-спектроскопию (См. Фурье-спектроскопия), спектроскопию лазерную (См. Спектроскопия лазерная), основанную на применении лазеров. Одним из разделов ультрафиолетовой и рентгеновской С. является Фотоэлектронная спектроскопия, основанная на анализе энергий электронов, вырываемых из вещества при поглощении ультрафиолетовых и рентгеновских фотонов.

По типам исследуемых систем С. разделяют на атомную, изучающую Атомные спектры, молекулярную, изучающую Молекулярные спектры, С. веществ в конденсированном состоянии (в частности, спектроскопию кристаллов (См. Спектроскопия кристаллов)). В соответствии с видами движения в молекуле (электронное, колебательное, вращательное) молекулярную С. делят на электронную, колебательную и вращательную С. Аналогично различают электронную и колебательную С. кристаллов. В С. атомов, молекул и кристаллов применяют методы оптической С., рентгеновской С. и радиоспектроскопии .

Особую область исследований представляет Ядерная спектроскопия, в которую включают гамма-, альфа- и бета-спектроскопии; из них только гамма-спектроскопия относится к С. электромагнитного излучения.

Лит.: Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; Герцберг Г., Спектры и строение простых свободных радикалов, пер. с англ., М., 1974. См. также лит. при статьях Инфракрасная спектроскопия, Комбинационное рассеяние света, Ультрафиолетовое излучение, Спектроскопия кристаллов, Рентгеновская спектроскопия, Гамма-спектроскопия, Атомные спектры, Молекулярные спектры.

М. А. Ельяшевич.

СПЕКТРОСКОП'ИЯ, спектроскопии, мн. нет, ·жен. Исследование спектров при помощи спектроскопа.

метод изучения строения вещества, основанный на измерении энергетических спектров электронов, вылетающих при фотоэлектронной эмиссии. Согласно закону Эйнштейна, сумма энергии связи вылетающего электрона (работы выхода (См. Работа выхода)) и его кинетическая энергии равна энергии падающего фотона hν (h - Планка постоянная, ν - частота падающего излучения). По спектру электронов можно определить энергии связи электронов и их уровни энергии в исследуемом веществе.

В Ф. с. применяются монохроматическое рентгеновское или ультрафиолетовое излучения с энергией фотонов от десятков тысяч до десятков эв (что соответствует длинам волн излучения от десятых долей Å до сотен Å). Спектр фотоэлектронов исследуют при помощи электронных спектрометров высокого разрешения (достигнуто разрешение до десятых долей эв в рентгеновской области и до сотых долей эв в ультрафиолетовой области).

Метод Ф. с. применим к веществу в газообразном, жидком и твёрдом состояниях и позволяет исследовать как внешние, так и внутренние электронные оболочки атомов и молекул, уровни энергии электронов в твёрдом теле (в частности, распределение электронов в зоне проводимости). Для молекул энергии связи электронов во внутренних оболочках образующих их атомов зависят от типа химической связи (химические сдвиги), поэтому Ф. с. успешно применяется в аналитической химии для определения состава вещества и в физической химии для исследования химической связи. В химии метод Ф. с. известен под название ЭСХА - электронная спектроскопия для химического анализа (ESCA - electronic spectroscopy for chemical analysis).

Лит.: Вилесов Ф. И., Курбатов Б. Л., Теренин А. Н., "Докл. АН СССР", 1961, т. 138, с. 1329-32; Электронная спектроскопия, пер. с англ., М., 1971.

М. А. Ельяшевич.