Спектроскопия
-
Определение и история спектроскопии
- Спектроскопия измеряет и интерпретирует электромагнитный спектр.
- Исторически возникла как изучение поглощения видимого света.
- Современные области применения включают биомедицинскую спектроскопию и астрономию.
-
Основные принципы и методы
- Спектроскопия основана на расщеплении света призмой или дифракционной решеткой.
- Каждый элемент имеет уникальный спектр, описываемый частотами света.
- Спектроскопия используется в астрономии, химии, материаловедении и физике.
-
Классификация методов
- Спектроскопия классифицируется по типу излучаемой энергии и характеру взаимодействия.
- Типы излучаемой энергии включают электромагнитное, электронное, нейтронное и акустическое излучение.
- Характер взаимодействия включает поглощение, эмиссию, упругое рассеяние, отражение, импеданс и когерентную спектроскопию.
-
Применение в различных областях
- Спектроскопия используется в биохимии для анализа тканей и медицинской визуализации.
- В астрономии спектроскопия помогает определять химический состав и физические свойства астрономических объектов.
- В химии спектроскопия используется для идентификации и количественной оценки атомов и молекул.
-
Теория и развитие
- Основная предпосылка спектроскопии заключается в том, что свет состоит из различных длин волн.
- Спектроскопия открыла множество новых областей науки, включая квантовую механику и ядерный магнитный резонанс.
- Национальный институт стандартов и технологий ведет базу данных по атомным спектрам.
-
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР)
- Широко используемый резонансный метод
- Возможна в инфракрасной и видимой областях спектра
- Использует свойства ядер для исследования локальной структуры вещества
-
Квантово-логическая спектроскопия
- Метод в ионных ловушках
- Позволяет проводить прецизионную спектроскопию ионов
- Включает операции квантовой логики
-
Типы материалов
- Атомы: атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектроскопия
- Молекулы: электронный парамагнитный резонанс, вращательная и колебательная спектроскопия
- Кристаллы и удлиненные материалы: высокая плотность состояний, влияние на спектры
- Ядра: спектроскопия ядерного магнитного резонанса
-
Другие типы спектроскопии
- Акустическая резонансная спектроскопия
- Оже-электронная спектроскопия
- Кольцевая спектроскопия резонатора
- Спектроскопия кругового дихроизма
- Когерентная антистоксова рамановская спектроскопия
- Атомно-флуоресцентная спектроскопия холодного пара
- Корреляционная спектроскопия
- Спектроскопия переходных процессов глубокого уровня
- Диэлектрическая спектроскопия
- Двухполяризационная интерферометрия
- Спектроскопия потерь энергии электронов
- Электронная феноменологическая спектроскопия
- Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса
- Силовая спектроскопия
- Спектроскопия с преобразованием Фурье
- Гамма-спектроскопия
- Адронная спектроскопия
- Мультиспектральная визуализация
- Спектроскопия туннелирования неупругих электронов
- Неупругое рассеяние нейтронов
- Лазерно-индуцированная спектроскопия пробоя
- Лазерная спектроскопия
- Спектроскопия светорассеяния
- Масс-спектроскопия
- Мессбауэровская спектроскопия
- Многомерные оптические вычисления
- Спектроскопия спинового эха нейтронов
- Ядерный квадрупольный резонанс
- Возмущенная угловая корреляция
- Фотоакустическая спектроскопия
- Фотоэмиссионная спектроскопия
- Фототермическая спектроскопия
- Спектроскопия накачки-зонда
- Спектроскопия комбинационного рассеяния света
- Рамановская спектроскопия
- Насыщенная спектроскопия
- Сканирующая туннельная спектроскопия
- Спектрофотометрия
- Спектроскопия спинового шума
- Спектроскопия с временным разрешением
- Спектроскопия с растяжением во времени
- Тепловая инфракрасная спектроскопия
- Спектроскопия с переходной решеткой
- Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия
- Ультрафиолетово–видимая спектроскопия
- Спектроскопия колебательного кругового дихроизма
- Видеоспектроскопия
- Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
-
Приложения
- Медицина, физика, химия, астрономия
- Определение атомной структуры образца
- Специальные научные направления
-
История спектроскопии
- Исаак Ньютон в 1672 году описал эксперимент с призмой, показав, что белый свет состоит из смеси цветов радуги.
- Уильям Хайд Волластон в 1802 году усовершенствовал спектрометр, обнаружив темные полосы в спектре.
- Джозеф фон Фраунгофер в начале 1800-х годов усовершенствовал дисперсионные спектрометры, сделав спектроскопию более точной.
-
Основные принципы спектроскопии
- Спектроскопия основана на взаимодействии квантово-механических состояний системы с колебательным источником энергии.
- Энергия фотона связана с его частотой через E = hv, где h — постоянная Планка.
- Спектры атомов и молекул состоят из ряда спектральных линий, представляющих резонанс между квантовыми состояниями.
-
Применение спектроскопии
- Мониторинг отверждения композитных материалов.
- Оценка времени воздействия атмосферных воздействий на древесину.
- Измерение соединений в пищевых продуктах.
- Определение содержания токсичных соединений в крови.
- Неразрушающий элементный анализ.
- Исследование электронной структуры.
- Определение скорости удаленного объекта.
- Определение метаболической структуры мышцы.
- Мониторинг содержания растворенного кислорода.
- Изменение структуры лекарств.
- Характеристика белков.
- Анализ дыхательных газов в больницах.
- Определение физических свойств звезд и экзопланет.
- Определение пола внутри яйца.
- Мониторинг технологических процессов.
-
История и развитие
- Спектроскопия началась с оптических экспериментов Исаака Ньютона.
- Уильям Хайд Волластон усовершенствовал спектрометр.
- Джозеф фон Фраунгофер усовершенствовал дисперсионные спектрометры.
- Спектроскопия стала важным методом в химии, физике и астрономии.
- Йозеф Фраунгофер обнаружил линии поглощения в солнечном спектре.
-
Современные достижения
- Спектроскопия используется в различных областях, включая биомедицину, астрономию, химию и физику.
- Спектральный анализ методом наименьших квадратов.
- Спектральное распределение мощности.
- Спектральная теория.
- Спектроскопические обозначения.
- Земное загрязнение.
- Фазированная решетка с виртуальным изображением.