Η φασματοσκοπία είναι η ανάλυση της αλληλεπίδρασης μεταξύ ύλης και οποιουδήποτε τμήματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Παραδοσιακά, η φασματοσκοπία περιλάμβανε την ορατό φάσμα του φωτός, αλλά η φασματοσκοπία ακτίνων Χ, γ και UV είναι επίσης πολύτιμες αναλυτικές τεχνικές. Η φασματοσκοπία μπορεί να περιλαμβάνει οποιαδήποτε αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης, συμπεριλαμβανομένων απορρόφηση, εκπομπή, σκέδαση, κλπ.
Τα δεδομένα που λαμβάνονται από τη φασματοσκοπία παρουσιάζονται συνήθως ως α φάσμα (πληθυντικός: φάσματα) που είναι μια γραφική παράσταση του παράγοντα που μετράται ως συνάρτηση είτε της συχνότητας είτε του μήκους κύματος. Τα φάσματα εκπομπής και τα φάσματα απορρόφησης είναι συνηθισμένα παραδείγματα.
Πώς λειτουργεί η φασματοσκοπία
Όταν μια δέσμη ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας διέρχεται από ένα δείγμα, τα φωτόνια αλληλεπιδρούν με το δείγμα. Μπορεί να απορροφηθούν, να αντανακλασθούν, να διαθλασθούν κλπ. Η απορροφημένη ακτινοβολία επηρεάζει τα ηλεκτρόνια και τους χημικούς δεσμούς σε ένα δείγμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η απορροφούμενη ακτινοβολία οδηγεί στην εκπομπή φωτονίων χαμηλής ενέργειας.
Η φασματοσκοπία εξετάζει πώς επηρεάζεται η προσπίπτουσα ακτινοβολία στο δείγμα. Τα εκπεμπόμενα και απορροφηθέντα φάσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποκτήσουν πληροφορίες σχετικά με το υλικό. Επειδή η αλληλεπίδραση εξαρτάται από το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι φασματοσκοπίας.
Φασματοσκοπία έναντι φασματομετρίας
Στην πράξη, οι όροι φασματοσκοπία και φασματομετρία χρησιμοποιούνται εναλλακτικά (εκτός από το φασματομετρία μάζας), αλλά οι δύο λέξεις δεν σημαίνουν ακριβώς το ίδιο πράγμα. Φασματοσκοπία προέρχεται από τη λατινική λέξη specere, δηλαδή "να δούμε", και την ελληνική λέξη σκωπία, που σημαίνει "να δούμε." Το τέλος του φασματομετρία προέρχεται από την ελληνική λέξη metria, που σημαίνει "μέτρηση". Η φασματοσκοπία μελετά την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγεται από ένα σύστημα ή την αλληλεπίδραση μεταξύ του συστήματος και του φωτός, συνήθως κατά τρόπο μη καταστρεπτικό. Η φασματομετρία είναι η μέτρηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας για τη λήψη πληροφοριών σχετικά με ένα σύστημα. Με άλλα λόγια, η φασματομετρία μπορεί να θεωρηθεί ως μέθοδος μελέτης των φασμάτων.
Παραδείγματα φασματομετρίας περιλαμβάνουν φασματομετρία μάζας, φασματομετρία σκεδασμού Rutherford, φασματομετρία κινητικότητας ιόντων και φασματομετρία τριπλού άξονα νετρονίων. Τα φάσματα που παράγονται με φασματομετρία δεν είναι απαραίτητα ένταση σε σχέση με τη συχνότητα ή το μήκος κύματος. Για παράδειγμα, μια ένταση σχήματος φασματομετρίας μάζας σε σχέση με τη μάζα σωματιδίων.
Ένας άλλος κοινός όρος είναι η φασματογραφία, η οποία αναφέρεται σε μεθόδους πειραματικής φασματοσκοπίας. Η φασματοσκοπία και η φασματογραφία αναφέρονται στην ένταση της ακτινοβολίας σε σχέση με το μήκος κύματος ή τη συχνότητα.
Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη λήψη φασματικών μετρήσεων περιλαμβάνουν φασματόμετρα, φασματοφωτόμετρα, φασματικούς αναλυτές και φασματογράφοι.
Χρησιμοποιεί
Η φασματοσκοπία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της φύσης των ενώσεων σε ένα δείγμα. Χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση της εξέλιξης των χημικών διεργασιών και για την αξιολόγηση της καθαρότητας των προϊόντων. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της επίδρασης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε ένα δείγμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της έντασης ή της διάρκειας της έκθεσης στην πηγή ακτινοβολίας.
Ταξινόμηση
Υπάρχουν πολλοί τρόποι ταξινόμησης των τύπων φασματοσκοπίας. Οι τεχνικές μπορούν να ομαδοποιούνται ανάλογα με τον τύπο της ακτινοβολίας ενέργειας (π.χ. ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, κύματα ακουστικής πίεσης, σωματίδια όπως ως ηλεκτρόνια), ο τύπος του υλικού που μελετάται (π.χ. άτομα, κρύσταλλα, μόρια, ατομικοί πυρήνες), η αλληλεπίδραση μεταξύ του υλικού και του (π.χ. εκπομπή, απορρόφηση, ελαστική διασκορπισμό) ή ειδικές εφαρμογές (π.χ., φασματοσκοπία μετασχηματισμού Fourier, κυκλικό διχρωισμό φασματοσκοπία).