Spektroskopia - Polski Serwis Naukowy

Spektroskopia – 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 generowaniu widm.

Dichroizm kołowy to zjawisko polegające na różnej absorpcji przez substancje światła spolaryzowanego kołowo prawoskrętnie i lewoskrętnie. Dichroizm kołowy może występować w widmach oscylacyjnych w obszarze widmowym podczerwieni (jest to tzw. wibracyjny dichroizm kołowy, ang. vibrational circular dichroism, VCD) lub w widmach elektronowych w obszarze widmowym widzialnym i nadfiolecie (jest to tzw. elektronowy dichroizm kołowy, ang. electronic circular dichroism, ECD). Samym terminem dichroizm kołowy określa się na ogół elektronowy dichroizm kołowy.

Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

Spektroskopia powstała wraz z rozwojem spektroskopowych technik analitycznych, jej znaczenie wykracza jednak poza same te techniki. Np. dyskusja na temat przyczyn złożoności elektromagnetycznego widma absorpcyjnego atomu wodoru stała się motorem rozwoju teorii kwantowej.

Obiektem spektroskopii mogą być różne formy promieniowania, cząstki, fale. Ponadto, z powodu różnych metod badawczych, spektroskopię dzieli się ze względu na zakres parametrów fizycznych badanego zjawiska. Stąd wynika poniższa klasyfikacja:

Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma.

Fala akustyczna – to rozchodzące się w ośrodku zaburzenie gęstości (i ciśnienia) w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka.

Spektroskopia promieniowania elektromagnetycznego:

spektroskopia Ramana

spektroskopia IR

spektroskopia UV-VIS

spektroskopia fourierowska

spektroskopia rentgenowska

spektroskopia gamma

spektroskopia NMR

spektroskopia EPR

FCS - Spektroskopia korelacji fluorescencji

spektroskopia dielektryczna

spektroskopia plazmowa

dichroizm kołowy

spektroskopia oscylacyjna

Spektroskopia dotyczącą substancji (cząsteczek i cząstek):

spektroskopia elektronowa

spektroskopia neutronowa

spektroskopia sił atomowych

spektroskopia poziomów energetycznych defektów

Spektroskopia fal mechanicznych

spektroskopia akustyczna

Techniki spektroskopowe dzieli się też ze względu na rodzaj oddziaływania promieniowania z badanym ciałem:

Widmo absorpcyjne – widmo, które powstaje podczas przechodzenia promieniowania elektromagnetycznego przez chłonny ośrodek absorbujący promieniowanie o określonych długościach. Można zarejestrować przy użyciu metod spektroskopii. Graficznie ma postać widma ciągłego z ciemnymi liniami (dla gazowych pierwiastków). Występowanie widma absorpcyjnego jest spowodowane pochłanianiem przez substancję fotonów tylko o określonych długościach fali – takich, które mogą spowodować wzbudzenie atomu lub cząsteczki do stanu dopuszczanego przez prawa mechaniki kwantowej. Zmiany stanu wzbudzenia dotyczą zarówno elektronów jak i oscylacji i rotacji całych cząstek.

Spektroskopia EPR czyli Spektroskopia Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego jest techniką pozwalającą na wykrycie związków posiadających niesparowane elektrony, czyli będące wolnymi rodnikami. Z powodu tego, iż większość stabilnych cząsteczek nie posiada wolnych elektronów, technika ta jest rzadziej używana niż spektroskopia NMR.

Spektroskopia inwazyjna polega na badaniu widm powstających na skutek niszczenia struktury analizowanej substancji przez przechodzące przez nią promieniowanie. Można tu badać zarówno widma promieniowania powodującego niszczenie po jego przejściu przez substancję, jak i widma produktów rozpadu.

Spektroskopia absorpcyjna polega na analizie widma powstającego po przejściu promieniowania przez warstwę badanej substancji.

ESA - Absorpcja ze stanów wzbudzonych

Spektroskopia emisyjna, w której bada się widma, emitowane przez badaną substancję po poddaniu jej działaniu określonego bodźca fizycznego (np. podgrzaniu) lub widma emitowane spontanicznie.

Spektroskopia odbiciowa – w jej ramach badane są widma, które powstały w wyniku odbicia promieniowania od powierzchni analizowanej substancji.

Spektroskopia rozproszeniowa – odmiana spektroskopii odbiciowej polegająca na badaniu widma powstałego w wyniku rozpraszania promieniowania przechodzącego przez gazowe lub cieczowe zawiesiny analizowanej substancji.

Łącząc różne rodzaje promieniowania z różnymi sposobami jego oddziaływania z badaną próbką otrzymuje się rozmaite techniki spektroskopowe. Zróżnicowane techniki spektroskopowe dają możliwość uzyskania różnorodnych informacji o badanej substancji – od jej składu atomowego, przez budowę chemiczną, aż po strukturę jej powierzchni. Techniki spektroskopowe stosuje się powszechnie w chemii, fizyce, astronomii i w wielu przemysłach.

Spektroskopia NMR, Spektroskopia Magnetycznego Rezonansu Jądrowego ( – jedna z najczęściej stosowanych obecnie technik spektroskopowych w chemii i medycynie.

Przemysł – dział produkcji materialnej, w którym wydobywanie zasobów przyrody i dostosowanie ich do potrzeb ludzi odbywa się na dużą skalę, na zasadzie podziału pracy i za pomocą maszyn. Jego rozwój decyduje o poziomie i tempie rozwoju gospodarczego, gdyż jest jedynym działem gospodarki wytwarzającym środki pracy[potrzebne źródło].

Zobacz też

spektroskop