Відмінності між версіями «Спектральний аналіз»

нема опису редагування
{{В роботі}}
{{Без джерел}}{{No iwiki}}{{фізика}}{{Wikify}}
[[Файл:Dispersion prism.jpg|міні|праворуч|200пкс|''Курсив'']]
== Обсерваторії ==
[[Файл:High Resolution Solar Spectrum.jpg|міні|праворуч|200пкс|''Курсив'']]
Астрономічні дослідження проводять у нау­кових інститутах, університетах і обсерваторіях. Пулковська обсерваторія під Ленінградом (мал. 36) існує з 1839 р. і просла­вилася складанням найточніших зоряних каталогів, її в минулому столітті називали астрономічною столицею світу. У процесі бурхли­вого розвитку науки в нашій країні було побудовано багато ін­ших обсерваторій, у тому числі в союзних республіках. До найбіль­ших слід віднести Спеціальну астрофізичну обсерваторію на Північному Кавказі. Кримську (поблизу Сімферополя), Бюраканську (поблизу Єревана), Абастуманську (поблизу Боржомі), Голосіївську (у Києві), Шемахінську (поблизу Баку) обсерваторії. З інститутів найбільшими є Астрономічний інститут імені П. К. Штернберга при МДУ та Інститут теоретичної астрономії Академії наук Російської Федерації у Санкт-Петербурзі.
[[Файл:Fluorescent lighting spectrum peaks labelled.gif|міні|праворуч|200пкс|''Курсив'']]
 
'''Спектральний аналіз''' — сукупність [[метод]]ів визначення складу (наприклад, хімічного) об'єкта, заснований на вивченні [[спектр]]ів взаємодії [[Матерія (фізика)|матерії]] з [[випромінювання]]м: спектри [[електромагнітне випромінювання|електромагнітного випромінювання]], [[радіація|радіації]], [[акустичні хвилі|акустичних хвиль]], розподілу за [[маса|масою]] та [[енергія|енергією]] [[Елементарна частинка|елементарних частинок]] та інше. Спектральний аналіз, грунтується на явищі [[Дисперсія світла|дис­персії світла]]. Традиційно розмежовують:
Обсерваторії звичайно спеціалізуються на проведенні певних видів астрономічних досліджень. Тому вони оснащені різними ти­пами телескопів та інших приладів, призначених, наприклад, для визначення точного положення зір на небі, вивчення Сонця або розв'язання інших наукових завдань.
* атомарний та молекулярний спектральний аналіз,
* ''«емісійний»'' — за спектром випромінення та ''«абсорбційний»'' — за спектром поглинання,
* ''«масс-спектрометричний»'' — за спектром масс [[атом]]арних чи [[молекула|молекул]]ярних [[іон]]ів.
 
== Історія ==
Часто для вивчення небесних об'єктів їх фотографують за допомогою спеціальних телескопів. Положення зір на одержаних негативах вимірюють відповідними приладами в лабораторії. Не­гативи, що зберігаються в обсерваторії, утворюють «скляну фото­теку». Досліджуючи астрономічні фотографії, можна виміряти повільні переміщення порівняно близьких зір на фоні більш від­далених, побачити на негативі зображення дуже слабких об'єктів. Виміряти величину потоків випромінювання від зір, планет та ін­ших космічних об'єктів. Для високоточних вимірювань енергії РВІТЛОВИХ потоків використовують фотоелектричні фотометри. У них світло від зорі, зібране об'єктивом телескопа, спрямовуєть­ся на світлочутливий шар електронного вакуумного приладу — фотопомножувача, в якому виникає слабкий струм, що його підсилюють та реєструють спеціальні електронні прилади. Про­пускаючи світло через спеціально дібрані кольорові світлофільтри, рстрономи кількісно із великою точністю оцінюють колір об'єкта.
Спектральний аналіз за оптичними спектрами атомів був запропонований у [[1859]] році [[Кірхгоф Густав Роберт|Г. Кірхгоф]]ом та [[Бунзен|Р. Бунзен]]ом<ref>Kirchhoff, G. R.; Bunsen, R. Ann. Phys. ([[1860]]): pages 110, 160. {{ref-en}}</ref>. За його допомогою [[гелій]] (He) був відкритий на [[Сонце|Сонці]] раніше ніж на [[Земля|Землі]]. Але ще у [[1854]] році доктор Девід Альтер ({{lang-en|David Alter}}), науковець з міста [[Фріпорт]], штату [[Пенсільванія]] ([[США]]) надрукував наукову працю<ref>''Alter, David''. On Certain Physical Properties of Light Produced by the Combustion of Different Metals in an Electric Spark Refracted by a Prism. Am. J. Sci. Arts 18 (1854): pages 55-57. {{ref-en}}</ref>, що описувала спектральні властивості 12 [[метал]]ів .
 
== Принцип дії ==
Мал. Головний будинок Пулковської обсерваторії.
 
Атоми кожного [[хімічний елемент|хімічного елемента]] мають певні резонансні частоти, внаслідок чого саме на цих частотах вони випромінюють або поглинають світло. Це призводить до того, що в [[спектроскоп]]і на спектрах видимі лінії (темні або світлі) в певних місцях, характерних для кожної [[речовина|речовини]]. Інтенсивність ліній залежить від кількості речовини і її стану. У кількісному спектральному аналізі визначають зміст досліджуваної речовини по відносній або абсолютній інтенсивності ліній або смуг у спектрах.
== Радіотелескопи ==
Після того як було виявлено космічне радіо­випромінювання, для його приймання створили радіотелескопи різних систем. Антени деяких радіотелескопів схожі на звичайні рефлектори. Вони збирають радіохвилі у фокусі металевого вгну­того дзеркала, яке можна зробити ґратчастим і величез­них розмірів — діаметром у десятки метрів.
 
Оптичний спектральний аналіз характеризується відносною простотою виконання, відсутністю складної підготовки проб до аналізу, незначною кількістю речовини (10—30&nbsp;[[мг]]), необхідної для аналізу на велике число елементів. Атомарні спектри (поглинання або випуску) одержують переведенням речовини в [[пара|пароподібний]] стан шляхом нагрівання проби до 1&nbsp;000—10&nbsp;000°C. Як джерела збудження атомів при емісійному аналізі електропровідних матеріалів застосовують [[іскра|іскру]], дугу змінного струму; при цьому пробу розміщають у кратері одного з вугільних електродів. Для аналізу розчинів широко використовують [[полум'я]] або [[плазма|плазму]] різних [[газ]]ів.
Інші радіотелескопи&nbsp;— це величезні рухомі рами, на яких паралельно один одному закріплені металеві стержні або спіралі. Радіохвилі, що надходять, збуджують у них електромагнітні ко­ливання, які після підсилення потрапляють на дуже чутливу при­ймальну радіоапаратуру для реєстрації радіовипромінювання об'єкта. Є радіотелескопи, що складаються із системи окремих антен, віддалених одна від одної (іноді на багато сотень кіломет­рів), за допомогою яких проводять одночасні спо­стереження космічного ра-діоджерела. Такий спосіб дає змогу дізнатися про структуру радіоджерела й виміряти його кутовий роз­мір, навіть коли він у ба­гато разів менший за ку­тову секунду.
 
Наші уявлення про не­бесні тіла та їхні системи надзвичайно збагатилися після того, як почали ви­вчати їхнє радіовипромі­нювання.
 
== Застосування спект­рального аналізу ==
Най­важливішим джерелом інформації про більшість небесних об'єктів є їхнє випроміню­вання. Дістати найбільш цінні й різноманітні відомості про тіла дає змогу спектральний аналіз їхнього випромінювання. За допо­могою цього методу можна встановити якісний і кількісний [[Хімічна формула|хіміч­ний склад]] світила, його [[температура|температуру]], наявність [[магнітне поле|магнітного поля]], швидкість руху за променем зору та багато іншого.
 
Дістати найбільш цінні й різноманітні відомості про тіла дає змогу спектральний аналіз їхнього випромінювання. За допо­могою цього методу можна встановити якісний і кількісний хіміч­ний склад світила, його температуру, наявність магнітного поля, швидкість руху за променем зору та багато іншого.
 
Спектральний аналіз, як ви знаєте, грунтується на явищі дис­персії світла.
 
Якщо вузький пучок білого світла спрямувати на бічну грань тригранної призми, то, по-різному заломлюючись у склі, промені, з яких складається біле світло, дадуть на екрані райдужну смужку, що називається спектром. У спектрі всі кольори розміщені завжди в певному порядку.
 
За спектром можна знайти й температуру світного об'єкта. Коли тіло розжарене до червоного, у його суцільному спектрі найяскравіша червона частина. Якщо його нагрівати далі, ділянка найбільшої яскравості у спектрі змішується в жовту, потім у зе­лену частину і&nbsp;т.&nbsp;д. Це явище описується законом зміщення Віна, який показує залежність положення максимуму у спектрі випро­мінювання від температури тіла. Знаючи цю залежність, можна встановити температуру Сонця і зір. Температуру планет і темпе­ратуру зір визначають також за допомогою спеціально створе­них приймачів інфрачервоного випромінювання.
 
== Позаатмосферна астрономія ==
=== Обсерваторії ===
Астрономічні дослідження проводять у нау­кових інститутах, університетах і обсерваторіях. Пулковська обсерваторія під Ленінградом (мал. 36) існує з 1839&nbsp;р. і просла­вилася складанням найточніших зоряних каталогів, її в минулому столітті називали астрономічною столицею світу. У процесі бурхли­вого розвитку науки в нашій країні було побудовано багато ін­ших обсерваторій, у тому числі в союзних республіках. До найбіль­ших слід віднести Спеціальну астрофізичну обсерваторію на Північному Кавказі. Кримську (поблизу Сімферополя), Бюраканську (поблизу Єревана), Абастуманську (поблизу Боржомі), Голосіївську (у Києві), Шемахінську (поблизу Баку) обсерваторії. З інститутів найбільшими є Астрономічний інститут імені П.&nbsp;К.&nbsp;Штернберга при МДУ та Інститут теоретичної астрономії Академії наук Російської Федерації у Санкт-Петербурзі.
 
Обсерваторії звичайно спеціалізуються на проведенні певних видів астрономічних досліджень. Тому вони оснащені різними ти­пами телескопів та інших приладів, призначених, наприклад, для визначення точного положення зір на небі, вивчення Сонця або розв'язання інших наукових завдань.
 
Часто для вивчення небесних об'єктів їх фотографують за допомогою спеціальних телескопів. Положення зір на одержаних негативах вимірюють відповідними приладами в лабораторії. Не­гативи, що зберігаються в обсерваторії, утворюють «скляну фото­теку». Досліджуючи астрономічні фотографії, можна виміряти повільні переміщення порівняно близьких зір на фоні більш від­далених, побачити на негативі зображення дуже слабких об'єктів. Виміряти величину потоків випромінювання від зір, планет та ін­ших космічних об'єктів. Для високоточних вимірювань енергії РВІТЛОВИХ потоків використовують фотоелектричні фотометри. У них світло від зорі, зібране об'єктивом телескопа, спрямовуєть­ся на світлочутливий шар електронного вакуумного приладу&nbsp;— фотопомножувача, в якому виникає слабкий струм, що його підсилюють та реєструють спеціальні електронні прилади. Про­пускаючи світло через спеціально дібрані кольорові світлофільтри, рстрономи кількісно із великою точністю оцінюють колір об'єкта.
 
Мал. Головний будинок Пулковської обсерваторії.
 
=== Радіотелескопи ===
Після того як було виявлено космічне радіо­випромінювання, для його приймання створили радіотелескопи різних систем. Антени деяких радіотелескопів схожі на звичайні рефлектори. Вони збирають радіохвилі у фокусі металевого вгну­того дзеркала, яке можна зробити ґратчастим і величез­них розмірів — діаметром у десятки метрів.
 
Інші радіотелескопи&nbsp;— це величезні рухомі рами, на яких паралельно один одному закріплені металеві стержні або спіралі. Радіохвилі, що надходять, збуджують у них електромагнітні ко­ливання, які після підсилення потрапляють на дуже чутливу при­ймальну радіоапаратуру для реєстрації радіовипромінювання об'єкта. Є радіотелескопи, що складаються із системи окремих антен, віддалених одна від одної (іноді на багато сотень кіломет­рів), за допомогою яких проводять одночасні спо­стереження космічного ра-діоджерела. Такий спосіб дає змогу дізнатися про структуру радіоджерела й виміряти його кутовий роз­мір, навіть коли він у ба­гато разів менший за ку­тову секунду.
 
Наші уявлення про не­бесні тіла та їхні системи надзвичайно збагатилися після того, як почали ви­вчати їхнє радіовипромі­нювання.
 
 
=== Позаатмосферна астрономія ===
 
Дослідження за допомогою космічної техніки займають особливе місце серед методів вивчення небесних тіл і космічного середовища. Початок цьому було покла­дено запуском в СРСР у 1957 р. першого в світі штучного супут­ника Землі. Швидко розвиваючись, космонавтика зробила можли­вим: 1) створення позаатмосферних штучних супутників Землі; 2) створення штучних супутників Місяця й планет; 3) переліт і спуск керованих із Землі приладів на Місяць і планети; 4) ство­рення керованих із Землі автоматів, шо переміщуються по Міся­цю і доставляють з нього проби грунту та записи різних вимірю­вань; 5) польоти в космос лабораторій з людьми і висадку їх на Місяць. Космічні апарати дали змогу здійснювати дослідження в усіх діапазонах довжин хвиль електромагнітного випроміню­вання. Тому сучасну астрономію часто називають всехвильовою. Позаатмосферні спостереження дають змогу приймати в космосі випромінювання, які поглинає або дуже змінює земна атмосфера: далекі ультрафіолетові, рентгенівські й інфрачервоні промені, радіовипромінювання деяких довжин хвиль, що не доходять до Землі, а також корпускулярні випромінювання Сонця та інших тіл. Дослідження цих, раніше недоступних видів випромінювання зір і туманностей, міжпланетного та міжзоряного середовища дуже збагатили наші знання про фізичні процеси у Всесвіті. Зокрема, було відкрито невідомі раніше джерела рентгенівського випромінювання.
Результати астрофізичних досліджень в останні десятиліття свідчать, що в навколишньому світі відбуваються значні зміни, які зачіпають не лише окремі об'єкти, а й Всесвіт у цілому.
 
== Примітки ==
[[en:spectrum_analysis]]
{{reflist}}
 
== Література ==
# ''Alter, David''. On Certain Physical Properties of Light Produced by the Combustion of Different Metals in an Electric Spark Refracted by a Prism. Am. J. Sci. Arts 18 (1854). {{ref-en}}
# ''Alter, David''. On Certain Physical Properties of the Light of the Electric Spark, Within Certain Gases, as Seen Through a Prism. Am. J. Sci. Arts 19 (1855): pages 213-214. {{ref-en}}
# ''Brace, D. B.'' (Ed. and translator). The Laws of Radiation and Absorption: Memoirs by Prévost, Stewart, Kirchhoff, and Kirchhoff and Bunsen. New York, NY: American Book Company, 1901, pages 100-125. {{ref-en}}
# ''Johnson, Allen, ed.; Garraty, John and James, Edward, Eds''. Dictionary of American Biography; Supplement Four. New York, NY: Charles Scribner’s Sons, 1974, page 230. {{ref-en}}
# ''Retcofsky, H. L.'' [http://www.jce.divched.org/Journal/issues/2003/sep/abs1003_1.html Spectrum Analysis Discoverer], Spectroscopy Society of Pittsburgh, PA 80 (2003): 1003. {{ref-en}}
 
== Див. також ==
* [[Спектроскопія]]
* [[Перетворення Фур'є]]
* [[Кореляція]]
 
== Посилання ==
* [http://www.chemport.ru/chemical_encyclopedia_article_3517.html Спектральний аналіз на сайті Хімічної енциклопедії]. {{ref-ru}}
 
{{phys-stub}}
 
[[Категорія:Аналитична хімія]]
[[Категорія:Астрономія]]
[[Категорія:Спектроскопія]]
 
[[en:Spectrum analysis]]
[[es:Análisis espectral]]
[[fr:Analyse spectrale]]
[[pl:Analiza widmowa]]
[[sk:Spektrálna analýza]]
[[ru:спектральный_анализ]]