Φάσμα απορροφήσεως

Το φάσμα απορρόφησης ορίζεται ως:ένα ηλεκτρομαγνητικό φάσμα στο οποίο η μείωση της έντασης της ακτινοβολίας μιας απορροφητικής ουσίας σε διάφορα μήκη κύματος ή περιοχές μηκών κύματος εκφράζεται ιδιαίτερα ως ένα σχέδιο μαύρων γραμμών ή ζωνών.

Η φασματοσκοπία απορρόφησης είναι μια τεχνική αναλυτικής χημείας για τον προσδιορισμό της παρουσίας μιας συγκεκριμένης ένωσης σε ένα δείγμα και, σε πολλές περιπτώσεις, τον ποσοτικό προσδιορισμό της ποσότητας αυτού του υλικού. Σε αναλυτικές εφαρμογές, η υπέρυθρη και η υπεριώδης-ορατή φασματοσκοπία είναι ιδιαίτερα συχνές. Η φασματοσκοπία απορρόφησης χρησιμοποιείται επίσης στην έρευνα μοριακής και ατομικής φυσικής, καθώς και στην αστρονομική φασματοσκοπία και την τηλεπισκόπηση.

Ηλεκτρομαγνητικό  φάσμα

Ο Μάξγουελ περίμενε την ύπαρξη μιας ποικιλίας ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, από τα οποία τα κύματα ορατού φωτός ήταν τα μόνα ορατά στην ανθρωπότητα. Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα είναι το εύρος και η ταξινόμηση όλων των διαφόρων μορφών ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών με βάση τη συχνότητά τους. Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα ορίζεται επίσης ως η εύρυθμη κατανομή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με βάση το μήκος κύματος και τη συχνότητα. Τα κύματα ΗΜ ταξιδεύουν με ταχύτητες παρόμοιες με αυτές του φωτός στο κενό, αλλά ταξιδεύουν σε μια μεγάλη ποικιλία μηκών κύματος και συχνοτήτων. Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα αναφέρεται στο εύρος των μηκών κύματος και των συχνοτήτων που εκτείνεται σε συχνότητες κάτω από 1 Hzto πάνω από 1025 Hz.

Σημασία του Ηλεκτρομαγνητικού Φάσματος

Μέσω των εξισώσεων του, ο Μάξγουελ προέβλεψε την παρουσία απεριόριστων συχνοτήτων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, που όλα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Αυτή είναι η πρώτη απόδειξη ότι υπάρχει το πλήρες ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα δημιουργούνται με διάφορους τρόπους. Οι διαφορετικές ζώνες αντιπροσωπεύουν διαφορετικές ιδιότητες με βάση τον τρόπο κατασκευής τους, τον τρόπο αλληλεπίδρασης με την ύλη και τον τρόπο χρήσης τους. Η θεμελιώδης συνάφεια του Ηλεκτρομαγνητικού Φάσματος είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταξινόμηση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και τη διάταξη τους σύμφωνα με τις διάφορες συχνότητες ή τα μήκη κύματός τους.

φάσμα απορρόφησης

Όταν το φως από μια θερμή πηγή με συνεχές  φάσμα ταξιδεύει μέσα από ένα ψυχρότερο αέριο, δημιουργείται ένα φάσμα απορρόφησης με γραμμές ή ζώνες απορρόφησης. Το φάσμα απορρόφησης μιας ουσίας δείχνει πόσο από την προσπίπτουσα ηλεκτρομαγνητική ενέργεια απορροφά σε ένα εύρος συχνοτήτων. Ένα φάσμα απορρόφησης είναι παρόμοιο με ένα φάσμα εκπομπών σε ορισμένες πτυχές.

Οι γραμμές απορρόφησης σε ποικίλα καθορισμένα μήκη κύματος συσχετίζονται με τις διαφορές στα ενεργειακά επίπεδα των τροχιακών κάθε χημικού στοιχείου. Ως αποτέλεσμα, τα φάσματα απορρόφησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγνώριση συστατικών σε ένα αέριο ή υγρό. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται για να συμπεράνει την παρουσία στοιχείων σε αστέρια και άλλα αέρια αντικείμενα που δεν μπορούν να μετρηθούν άμεσα.

Γραμμή απορρόφησης

Το σχέδιο γραμμών απορρόφησης ενός φάσματος μπορεί να αποκαλύψει τους τύπους ατόμων και μορίων που υπάρχουν, όπως στα επιφανειακά στρώματα ενός άστρου ή στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Στα φάσματα του Ήλιου και άλλων άστρων, διακρίνονται γραμμές απορρόφησης. Η πλειοψηφία τους είναι γραμμές Fraunhofer, αλλά άλλες εμφανίζονται στο δροσερό διαστρικό αέριο κατά μήκος της οπτικής γραμμής και παρέχουν πληροφορίες για τη φυσική και τη χημεία του διαστρικού μέσου. Στα κβάζαρ, οι γραμμές απορρόφησης μεταφέρουν πληροφορίες για τον διαγαλαξιακό χώρο.

Ζώνη απορρόφησης

Ένα σύνολο γραμμών απορρόφησης σε πολύ στενές αποστάσεις που προκύπτουν από την απορρόφηση του φωτός από τα μόρια είναι γνωστό ως ζώνη απορρόφησης. Στα φάσματα των άστρων χαμηλής θερμοκρασίας (βλ. αστέρια Μ), όπως οι κόκκινοι γίγαντες, μπορούν να φανούν ζώνες που σχηματίζονται από διοξείδιο του τιτανίου και ενώσεις άνθρακα. Στα φάσματα των μακρινών αστεριών, μπορούν να φανούν οι λεγόμενες διάχυτες διαστρικές ζώνες, οι οποίες πιθανότατα προκαλούνται από πολύπλοκα μόρια άνθρακα.

Διάγραμμα στάθμης ενέργειας φάσματος απορρόφησης

Με την εκπομπή λευκού φωτός μέσω ενός δείγματος ενός αέριου στοιχείου, δημιουργείται ένα Φάσμα Απορρόφησης. Λόγω της απορρόφησης ενέργειας από ηλεκτρόνια που αντιστοιχούν στα επίπεδα ενέργειας του στοιχείου, τα φάσματα εκπομπής του δείγματος θα απουσιάζουν από το αποτέλεσμα.

Το φάσμα του υδρογόνου είναι το ακόλουθο όταν το ρεύμα μεταφέρεται μέσω αερίου υδρογόνου:

Κάθε στοιχείο, καθώς και κάθε ισότοπο αυτού του στοιχείου, έχει το δικό του φάσμα γραμμών.

Η ποσότητα ενέργειας που έχουν τα ηλεκτρόνια σε κάθε επίπεδο σε ένα άτομο απεικονίζεται σε ένα διάγραμμα ενεργειακών επιπέδων.

Οι ενέργειες μετρώνται από ένα σημείο μηδέν, το οποίο αντιστοιχεί σε ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο.

Επειδή ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο έχει λιγότερη ενέργεια από ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιά, οι ενέργειες εμφανίζονται ως αρνητικές σε σύγκριση με τη θεμελιώδη κατάσταση.

Συμπέρασμα

Όταν το φως από μια θερμή πηγή, η οποία παράγει ένα συνεχές φάσμα, διέρχεται από ένα ψυχρότερο αέριο, δημιουργεί ένα φάσμα απορρόφησης με γραμμές ή ζώνες απορρόφησης. Η φασματοσκοπία απορρόφησης είναι μια τεχνική αναλυτικής χημείας για τον προσδιορισμό της παρουσίας μιας συγκεκριμένης ένωσης σε ένα δείγμα.

Ένα σύνολο γραμμών απορρόφησης σε πολύ στενές αποστάσεις που προκύπτουν από την απορρόφηση του φωτός από τα μόρια είναι γνωστό ως ζώνη απορρόφησης. Εκπέμποντας λευκό φως μέσα από ένα δείγμα αέριου στοιχείου, δημιουργείται ένα Φάσμα Απορρόφησης. Το σχέδιο γραμμών απορρόφησης ενός φάσματος μπορεί να αποκαλύψει τους τύπους ατόμων και μορίων που υπάρχουν, όπως στα επιφανειακά στρώματα ενός άστρου ή στην ατμόσφαιρα ενός πλανήτη. Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα ορίζεται επίσης ως η τακτική κατανομή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων με βάση το μήκος κύματος και τη συχνότητα.