Нарны гэрлийн туяа призмээр дамжин өнгөрөхөд түүний ард дэлгэцэн дээр спектр гарч ирнэ. Хоёр зуун жилийн турш бид энэ үзэгдэлд дассан. Хэрэв та анхааралтай ажиглахгүй бол спектрийн бие даасан хэсгүүдийн хооронд хурц хил хязгаар байхгүй юм шиг санагдаж байна: улаан тасралтгүй улбар шар, улбар шар шар болж хувирдаг.

1802 онд тэрээр спектрийг бусдаас илүү анхааралтай судалжээ Англи эмчболон химич Уильям Хайд Волластон (1766-1828). Волластон тодорхой дараалалгүйгээр нарны спектрийг хөндлөн огтолсон хэд хэдэн хурц бараан шугамыг олж илрүүлжээ. өөр газрууд. Эрдэмтэн эдгээр мөрүүдэд нэг их ач холбогдол өгөөгүй. Тэдний гадаад төрх байдал нь призмийн шинж чанар, гэрлийн эх үүсвэрийн шинж чанар эсвэл бусад барьцааны шалтгаанаас үүдэлтэй гэж тэр үзэж байв. Спектрийн өнгөт туузыг бие биенээсээ салгаж байсан тул зураас нь өөрөө түүнд сонирхолтой байв. Дараа нь эдгээр бараан зураасыг Фраунхоферийн шугам гэж нэрлэж, жинхэнэ судлаачийнхаа нэрийг мөнхөлжээ.

Жозеф Фраунхофер (1787-1826) 11 настайдаа эцэг эхээ нас барсны дараа нунтаглах мастерын дагалдан суралцаж эхэлжээ. Ажлын улмаас хичээл ороход багахан хугацаа үлдлээ. Иосеф 14 нас хүртлээ уншиж, бичиж чаддаггүй байв. Гэвч аз жаргал байсангүй, харин золгүй явдал тусалсан. Нэг өдөр эзний байшин нуржээ. Иосефыг нуранги доороос гаргахад угсаа залгамжлагч ханхүү хажуугаар нь өнгөрөв. Тэр залууг өрөвдөж, багагүй хэмжээний мөнгө өгчээ. Тэр залуу өөртөө нунтаглах машин худалдаж аваад суралцах хангалттай мөнгөтэй байсан.

Фраунхофер мужийн Бенедиктбейрен хотод оптик шил нунтаглаж сурсан.

Фраунгоферын цуглуулсан бүтээлийн өмнөх үгэнд Э.Ломмел практик оптикт оруулсан хувь нэмрийг дүгнэжээ. "Линзийг эргүүлэх, өнгөлөх шинэ, боловсронгуй арга, механизм, хэмжих хэрэгслийг нэвтрүүлснээр ... тэрээр ямар ч судалгүйгээр цахиур, титэм шилний нэлээд том дээжийг авч чадсан. Esp. их ач холбогдолтүүнд олсон арга байсан нарийн тодорхойлолтлинзний хэлбэр нь практик оптикийн хөгжлийн чиглэлийг бүрэн өөрчилсөн бөгөөд ахроматик дуранг урьд өмнө төсөөлж ч байгаагүй төгс төгөлдөрт хүргэсэн."

Призм дэх гэрлийн тархалтыг нарийн хэмжихийн тулд Фраунхофер лаа эсвэл чийдэнг гэрлийн эх үүсвэр болгон ашигласан. Ингэхдээ тэрээр спектрийн тод шар шугамыг олж илрүүлсэн бөгөөд одоо натрийн шар шугам гэж нэрлэгддэг. Удалгүй энэ шугам нь спектрийн нэг газарт байнга байрладаг нь тогтоогдсон тул хугарлын индексийг нарийн хэмжихэд ашиглахад маш тохиромжтой. Үүний дараа Фраунхофер 1815 онд хийсэн анхны бүтээлдээ: “... Би нарны спектрээс үүнтэй төстэй гэрэлтдэг шугамыг харах боломжтой эсэхийг мэдэхээр шийдсэн бөгөөд дурангийн тусламжтайгаар би зөвхөн нэг шугамыг нээсэнгүй. гэхдээ туйлын олон тооныбосоо шугамууд нь хурц, сул боловч бусад спектрээс илүү бараан болж, зарим нь бараг хар өнгөтэй байв."

Тэнд тэрээр нийтдээ 574-ийг нь тоолж, Фраунхофер нэрийг нь өгч, спектрт яг байршлыг нь зааж өгсөн. Харанхуй шугамын байрлал эрс өөрчлөгдөөгүй, ялангуяа спектрийн шар хэсэгт нэг газарт хурц давхар шугам гарч ирдэг болохыг олж мэдсэн. Фраунгофер үүнийг О шугам гэж нэрлэжээ. Эрдэмтэн архины чийдэнгийн дөлийн спектрт нарны спектрт харанхуй О шугам байдаг тэр газарт үргэлж тод давхар шар зураас байдгийг олж тогтоосон. Олон жилийн дараа л энэ нээлтийн ач холбогдол тодорхой болов.

Нарны спектрийн харанхуй шугамын талаархи судалгаагаа үргэлжлүүлэхдээ Фраунхофер гол зүйлийг ойлгов: тэдгээрийн шалтгаан нь оптик хуурмаг биш, харин нарны гэрлийн мөн чанар юм. Цаашдын ажиглалтын үр дүнд тэрээр Сугар болон Сириус гаригийн спектрийн ижил төстэй шугамуудыг нээсэн.

Фраунхоферын нэг нээлт, хожим нь тодорхой болсон нь онцгой ач холбогдолтой байв. Энэ талаар юмдавхар D шугамыг хянах тухай. 1814 онд эрдэмтэн судалгаагаа нийтлэх үед энэ ажиглалт онцгой анхаараланхаарал хандуулсангүй. Гэсэн хэдий ч 43 жилийн дараа Уильям Свон (1828-1914) спиртийн чийдэнгийн дөлний спектр дэх давхар шар O шугам нь натрийн металлын дэргэд гарч ирдэг болохыг тогтоожээ. Харамсалтай нь, түүний өмнөх олон хүмүүсийн нэгэн адил Сванн энэ баримтын ач холбогдлыг ойлгосонгүй. Тэр хэзээ ч "Энэ мөр нь металл натрийнх" гэсэн шийдэмгий үг хэлээгүй.

1859 онд Густав Роберт Кирххофф (1824-1887), Роберт Вильгельм Бунсен (1811-1899) гэсэн хоёр эрдэмтэн энэхүү энгийн бөгөөд чухал санааг олж авчээ. Тэд Гейдельбергийн их сургуулийн лабораторид дараах туршилтыг хийжээ. Тэдний өмнө зөвхөн нарны цацраг эсвэл зөвхөн сүнсний чийдэнгийн гэрлийг призмээр дамжуулдаг байв. Эрдэмтэд тэдгээрийг нэгэн зэрэг алгасахаар шийджээ. Үүний үр дүнд тэд L.I-ийн номондоо дэлгэрэнгүй дурдсан нэгэн үзэгдлийг олж мэдэв. Пономарев: "Хэрэв зөвхөн нарны туяа призм дээр унасан бол тэд нарны спектрийг харанхуй О шугамтай ердийн газарт нь харсан бол судлаачид а цацрагийн замд шатаж буй спиртийн чийдэн Гэвч нарны туяаны замд дэлгэц байрлуулж, призмийг зөвхөн сүнсний гэрлээр гэрэлтүүлэхэд харанхуй шугамын оронд О тодорхой гарч ирэв. тод шарнатрийн O шугам. Кирхгофф, Бунсен нар дэлгэцийг арилгасан - O шугам дахин харанхуй болсон.

Дараа нь тэд нарны туяаг халуун биеийн гэрлээр сольсон - үр дүн нь үргэлж ижил байсан: тод шар шугамын оронд бараан шугам гарч ирэв. Өөрөөр хэлбэл, архины чийдэнгийн дөл нь өөрөө ялгаруулдаг цацрагийг үргэлж шингээдэг.

Энэ үйл явдал яагаад хоёр профессорын сэтгэлийг хөдөлгөж байсныг ойлгохын тулд тэдний үндэслэлийг дагцгаая. Согтууруулах ундааны чийдэнгийн дөлийн спектрийн тод шар өнгийн O шугам нь натри байгаа тохиолдолд гарч ирдэг. Нарны спектрт яг тэр газарт үл мэдэгдэх шинж чанартай бараан шугам байдаг.

Аливаа халуун биетийн цацрагийн спектр нь тасралтгүй бөгөөд дотор нь харанхуй шугам байдаггүй. Гэсэн хэдий ч, хэрэв та ийм цацрагийг спиртийн чийдэнгийн дөлөөр дамжуулж байвал түүний спектр нь нарны спектрээс ялгаатай биш юм - энэ нь мөн харанхуй шугам, нэг газар байдаг. Гэхдээ бид энэ харанхуй шугамын шинж чанарыг аль хэдийн мэддэг байсан ч энэ нь натрид хамаардаг гэдгийг бид тааж чадна.

Тиймээс ажиглалтын нөхцлөөс хамааран натрийн O шугам нь шар дэвсгэр дээр тод шар эсвэл бараан өнгөтэй байж болно. Гэхдээ хоёр тохиолдолд энэ шугам байгаа нь (ямар ч хамаагүй - шар эсвэл харанхуй!) архины дэнлүүний дөлөнд натри байгаа гэсэн үг юм.

Спиртийн гэрлийн дөлийн спектрийн энэ шугам нь нарны спектрийн харанхуй O шугамтай давхцаж байгаа тул наранд натри байгаа гэсэн үг юм. Түүгээр ч барахгүй нарны халуун цөмөөр дотроос нь гэрэлтдэг гаднах хийн үүлэн дотор байрладаг."

1859 онд Кирхгофын бичсэн хоёр хуудас богино тэмдэглэлд дөрвөн нээлт багтжээ.

Элемент бүр өөрийн гэсэн шугамын спектртэй бөгөөд энэ нь нарийн тодорхойлогдсон шугамыг хэлнэ;

Үүнтэй төстэй шугамыг зөвхөн Дэлхий дээр төдийгүй оддын бодисын найрлагад дүн шинжилгээ хийхэд ашиглаж болно;

Нар нь халуун цөм, халуун хийн харьцангуй хүйтэн уур амьсгалаас бүрддэг;

Нар нь натрийн элементийг агуулдаг.

Удалгүй эхний гурван байрлал, тухайлбал Нарны бүтцийн талаарх таамаглал батлагдсан. 1868 онд Францын Шинжлэх Ухааны Академийн одон орон судлаач Жансен тэргүүтэй экспедиц Энэтхэгт айлчилжээ. Тэрээр нарны бүтэн хиртэлтийн үеэр түүний халуун цөм нь сарны сүүдэрт бүрхэгдэж, зөвхөн титэм нь гэрэлтэх үед нарны спектрийн бүх бараан зураас тод гэрлээр анивчдаг болохыг олж мэдсэн.

Киргофф, Бунсен нар хоёр дахь байр сууриа гайхалтай баталж зогсохгүй, рубиди ба цезий гэсэн хоёр шинэ элементийг олж илрүүлэхэд ашигласан.

Ингэж спектрийн шинжилгээ үүссэн бөгөөд түүний тусламжтайгаар та алс холын галактикуудын химийн найрлагыг олж мэдэх, оддын температур, эргэлтийн хурдыг хэмжих гэх мэт олон зүйлийг хийх боломжтой болсон.

Хожим нь элементүүдийг өдөөгдсөн төлөвт оруулахын тулд цахилгаан хүчдэлийг ихэвчлэн ашигладаг байсан. Хүчдэлийн нөлөөн дор элементүүд нь тодорхой долгионы уртаар тодорхойлогддог гэрлийг ялгаруулдаг, өөрөөр хэлбэл тодорхой өнгөтэй байдаг. Энэ гэрэл нь спектрийн аппаратад (спектроскоп) хуваагддаг бөгөөд гол хэсэг нь шилэн эсвэл кварцын призм юм. Энэ тохиолдолд тус бүр нь тодорхой элементийн онцлог шинж чанартай тусдаа шугамуудаас бүрдэх тууз үүсдэг.

Жишээлбэл, клевейт эрдэс нь халах үед азоттой төстэй хий ялгаруулдаг болохыг урьд өмнө мэддэг байсан. Энэхүү хий нь спектроскопоор шинжлэхэд шинэ, өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх сайхан хий болж хувирав. Цахилгаанаар өдөөгдсөн үед спектроскоп ашиглан нарны цацрагийг шинжлэхэд өмнө нь олж илрүүлсэн шугамуудыг ялгаруулдаг. Энэ нь өмнө нь наран дээр нээсэн элементийг дэлхий дээр Рамсей нээсэн өвөрмөц тохиолдол байв. Энэ нь Грекийн "гелиос" - Нар гэсэн үгнээс гаралтай гели хэмээх нэрийг өгсөн.

Өнөөдөр хоёр төрлийн спектрийг мэддэг: тасралтгүй (эсвэл дулааны) ба шугам.

Пономарев бичсэнээр "дулааны спектр нь халах үед ялгардаг бүх долгионы уртыг агуулдаг; хатуу бодисмөн тэдний мөн чанараас хамаардаггүй.

Шугамын спектр нь бие даасан хурц шугамуудаас бүрддэг бөгөөд энэ нь хий ба уурыг халаах үед (атомуудын хоорондын харилцан үйлчлэл бага байх үед) гарч ирдэг бөгөөд хамгийн чухал нь энэ шугамын багц нь аливаа элементийн хувьд өвөрмөц байдаг. Түүнээс гадна элементүүдийн шугамын спектр нь эдгээр элементүүдээс бүрдэх химийн нэгдлүүдийн төрлөөс хамаардаггүй. Тиймээс тэдгээрийн шалтгааныг атомын шинж чанараас хайх хэрэгтэй.

Элементүүд нь шугаман спектрийн төрлөөр өвөрмөц бөгөөд бүрэн тодорхойлогддог болохыг хүн бүр удалгүй хүлээн зөвшөөрсөн боловч энэ ижил спектр нь бие даасан атомыг тодорхойлдог нь тэр даруй биш, харин зөвхөн 1874 онд алдартай англичуудын бүтээлийн ачаар ойлгосон юм. астрофизикч Норман Локиер (1836-1920). Тэд үүнийг ухаарсан даруйдаа зайлшгүй дүгнэлтэд хүрэв: шугамын спектр нь бие даасан атомын дотор үүсдэг тул атом нь бүтэцтэй байх ёстой, өөрөөр хэлбэл бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байх ёстой!"

Уншаад бичнэ үүашигтай

Физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, Биеийн тамирын тэнхимийн дэд профессор Возианова А.В.
09.02.2017

Лекц 1

Спектроскопийн түүх
2

Спектр гэж юу вэ?

Спектр (Латин Spectrum "алсын хараа") - тархалт
үнэт зүйлс физик хэмжигдэхүүн(эрчим хүч,
давтамж, масс). График дүрслэл
ийм
хуваарилалт
дуудсан
спектрийн диаграм эсвэл спектр.
Атом, молекул бүр өвөрмөц онцлогтой
бүтэц,
хэнд
тохирдог
минийх
өвөрмөц спектр.
3

Спектрийн төрлүүд

(физикийн тархалтын шинж чанараар
тоо хэмжээ)
Тасралтгүй (хатуу)
Захиалсан
Судалчлагдсан
(цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэх тухай)
ялгаралт (ялгаралтын спектр)
шингээх (шингээлтийн спектр) ба
тархалтын спектр
4

Шугамын спектр

Шугаман спектр нь хийн атомын бүх бодисыг өгдөг
(гэхдээ молекул биш) төлөв. Энэ тохиолдолд гэрэл нь атомаар ялгардаг
бие биетэйгээ бараг харьцдаггүй. Энэ бол хамгийн их
үндсэн, үндсэн спектрийн төрөл. Тусгаарлагдсан атомууд
Тухайн химийн элемент нь тодорхой уртыг ялгаруулдаг
долгион Атомын хийн нягтрал нэмэгдэхийн хэрээр хувь хүн
спектрийн шугамууд өргөжиж, эцэст нь маш том байна
нягтрал
хий,
Хэзээ
харилцан үйлчлэл
атомууд
болдог
гол нь эдгээр шугамууд бие биентэйгээ давхцаж, үүсдэг
тасралтгүй спектр.
5

Тасралтгүй (хатуу) спектрүүд

Тасралтгүй (эсвэл тасралтгүй) спектрийг дотор байрлах биетүүд өгдөг
хэцүү эсвэл шингэн төлөв, түүнчлэн өндөр шахсан хий. Учир нь
тасралтгүй спектрийг олж авахын тулд та биеийг өндөрт халаах хэрэгтэй
температур. Тасралтгүй спектрийн мөн чанар ба түүний бодит байдал
оршихуй нь зөвхөн хувь хүний ​​шинж чанараар тодорхойлогддоггүй
цацрагийн атом, гэхдээ бас хүчтэй хамааралтай
атомуудын харилцан үйлчлэл. Тасралтгүй спектр өгдөг
мөн өндөр температурт плазм. Цахилгаан соронзон долгион
электронууд ионуудтай мөргөлдөх үед ихэвчлэн плазмаас ялгардаг.
6

Судалчлагдсан спектрүүд

Хамгийн энгийн молекулууд нь салангид судалтай байдаг
нийлмэл их бага нарийн зурвасуудаас бүрдэх спектрүүд
шугамын бүтэц. Молекулын спектрийг ажиглахын тулд дараах зүйлийг хийнэ үү.
шугамын спектрийг ажиглахтай адил тэдгээрийг ихэвчлэн ашигладаг
дөл дэх уурын гялбаа эсвэл хийн ялгаруулалтын гэрэл. Ашиглах замаар
Маш сайн спектрийн аппаратын тусламжтайгаар хүн бүр үүнийг олж мэдэх боломжтой
зураас нь цуглуулгыг илэрхийлдэг их тоомаш давчуу
харанхуй зайгаар тусгаарлагдсан шугамууд. Энэ
судалтай спектр. Шугамын спектрээс ялгаатай нь судалтай
Спектрүүдийг атомууд биш, харин молекулууд холбоогүй эсвэл сул үүсгэдэг
хоорондоо холбогдсон.
7

Хөгжлийн эхний үе шат. Исаак Ньютон

8
Сэр Исаак Ньютон өөрийн онолыг анх нээсэн
1666 онд гэрэл ба өнгө. Түүнд Барроугийн математикийн профессорыг шилжүүлсний дараа
1669 онд Кембрижид суралцаж байхдаа тэрээр үүнийг хичээлийнхээ сэдэв болгон сонгосон
энэ их сургуульд олон нийтэд зориулсан лекцүүд. 1671 онд тэрээр
Философид тусгал дураныг дүрсэлсэн
Гүйлгээ". Үүний зэрэгцээ тэрээр таамаглав
"Оптикийн тухай лекцүүд"-ээ нийтэл
Эдгээр асуултыг зохиолын хамт илүү бүрэн авч үзсэн
цуврал ба урсгалуудын тухай. Гэвч тэр үүссэн маргаанууд
маш их зовж шаналж, тэд түүнийг бууж өгөхийг албадав
хүсэл эрмэлзэл. Тэр маш их айдаг болсон
Байнгын хэрүүл маргаантай төстэй бүх зүйл
найзуудынх нь шаардлага түүнийг хэвлэхийг албадаж чадаагүй
1704 оноос өмнөх түүний "Оптик" ном
"Лекц", тэд байхад нь өгсөн
их сургуулийн архиваас уншина уу. Тэднийг хассан
олон хувь нь гараас гарт шилжсэн
асуудлыг сонирхож байна.

Гарал үүслийн түүх

Исаак Ньютон "Оптик"
"Оптикийн талаархи лекц" ба
"Гэрлийн шинэ онол ба
өнгө"
(1669-1672)
1704 онд Исаак Ньютон "Оптик" бүтээлдээ бичжээ.
-тай хийсэн задралын туршилтынхаа үр дүнг нийтэлсэн
бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд цагаан гэрлийн призм ашиглах
өөр өөр өнгө, хугаралт, өөрөөр хэлбэл хүлээн авсан
нарны цацрагийн спектрүүд, тэдгээрийн мөн чанарыг тайлбарлав.
өнгө нь гэрлийн дотоод шинж чанар гэдгийг харуулж байна, гэхдээ тийм биш
13-р зуунд Рожер Бэконы үзэж байсанчлан призмээр авчирсан.
Оптик дээр тэрээр өнөөг хүртэл ашиглагдаж байгаа бүх гурван аргыг тодорхойлсон.
гэрлийн задрал - хугарал, хөндлөнгийн оролцоо
ба дифракц, түүний коллиматор бүхий призм, ангархай ба
линз нь анхны спектроскоп байв.
9

10. Хатан хааны нийгэмлэг. "Гэрэл ба өнгөний шинэ онол" тайлан, 1672 оны 2-р сарын 6

"1. Гэрлийн туяа нь өөр өөр байдаг шиг тодорхой нэг өнгө харуулах чадвараараа ялгаатай байдаг.
хугарлын зэрэг. Өнгө нь ихэвчлэн боддог шиг гэрлийн өөрчлөлт биш юм
байгалийн биетийн хугарал эсвэл тусгал нь гэрлийн анхны, төрөлхийн шинж чанар юм. Зарим
туяа нь улаан өнгөтэй, өөр ямар ч өнгө, бусад нь шар, бусад нь ногоон, бусад өнгө үүсгэх чадвартай
өөр байхгүй гэх мэт.
2. Ижил өнгө нь хугарлын ижил зэрэглэлийг үргэлж илэрхийлдэг ба эсрэгээр. Хамгийн бага сэргээгдэх туяа
Эдгээр нь зөвхөн улаан өнгө үүсгэх чадвартай бөгөөд эсрэгээр улаан өнгөтэй харагдах бүх туяа хамгийн бага байдаг
хувиргах чадвар. Хамгийн их хугарсан туяа нь гүн ягаан, эсрэгээр гүн ягаан туяа харагдана
хамгийн их хугардаг бөгөөд үүний дагуу завсрын туяа нь хугарлын дундаж зэрэгтэй байдаг. Энэ холболт
өнгө, хувиргах чадвар нь маш нарийн бөгөөд хатуу тул туяа нь хоёуланд нь яг таарч, эсвэл
хоёуланд нь адилхан ялгаатай.
3. Би олж мэдсэн болохоор ямар ч төрлийн цацрагийн өнгөний төрөл, хугарлын зэрэг нь байж болохгүй.
хугарал, биетийн тусгал болон бусад шалтгаанаар өөрчлөгдөөгүй. Ямар ч төрлийн туяа гарах үед
Тэр өөр төрлийн туяанаас бүрэн ялгарч, миний хэт их хүчин чармайлтыг үл харгалзан өнгөө хадгалсаар байв.
өөрчлөх. Би тэдгээрийг призмээр хугалж, энэ гэрэлд өөр өнгөтэй мэт санагдах биенүүдээс тусгаж, би тэднийг санаж байна.
бие биенийхээ эсрэг дарагдсан хоёр шилэн хавтангийн хооронд үүссэн нимгэн өнгөт агаарын давхаргаар дамжин
ялтсууд, тэдгээрийг өнгөт хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр дамжуулж, бусад төрлийн туяагаар гэрэлтүүлдэг хэрэгслээр дамжуулдаг; гэхдээ хэзээ ч
Би туяаг эхэндээ тэдний шинж чанараас өөр өнгөтэй болгож чадаагүй. Цуглуулах, тараах үед
Тэд илүү амьд, сул дорой болж, олон туяа алдагдсанаар заримдаа бүрмөсөн харанхуй болсон ч өнгө нь өөрчлөгдөөгүй.
өөрчлөгдсөн.
4. Янз бүрийн төрлийн цацраг туяа холилдсон үед өнгө нь өөрчлөгддөг. IN
ийм хольцод бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ялгах боломжгүй; Тэд бие биедээ нөлөөлж, дундаж өнгө үүсгэдэг. Хэрэв та салвал
Ийм хольцонд нуугдаж буй янз бүрийн цацрагийн хугарал эсвэл бусад аргаар өнгө гарч ирнэ;
өнгөнөөс бусад хольц; Гэсэн хэдий ч эдгээр өнгө дахин гарч ирээгүй, харин зөвхөн тусгаарлагдсаны улмаас харагдах болсон.
Мэдээжийн хэрэг, хольцыг задлахтай адил энгийн өнгийг хослуулан үүсгэж болно
өнгөний өөрчлөлт: эдгээрийг мөн бодит өөрчлөлт гэж үзэх боломжгүй.
5. Тиймээс бид хоёр төрлийн өнгийг ялгах ёстой: зарим нь үндсэн ба энгийн, бусад нь тэдгээрээс бүрддэг.
Анхны буюу үндсэн өнгө нь улаан, шар, ногоон, хөх, ягаан, нил ягаан, улбар шар,
индиго, мөн хязгааргүй тооны завсрын сүүдэртэй.
10

11. Хатан хааны нийгэмлэг. "Гэрэл ба өнгөний шинэ онол" тайлан, 1672 оны 2-р сарын 6

6. Энгийн өнгөтэй яг адилхан өнгө төрхийг холих замаар олж авч болно: шар, цэнхэр өнгийн холимог нь өгдөг.
ногоон, улаан, шар - улбар шар, улбар шар, шаргал ногоон - шар. Зөвхөн эдгээр өнгөнүүд
спектрийн хувьд бие биенээсээ хол зайд байгаа нь завсрын өнгө өгдөггүй:
улбар шар, индиго нь дундын ногоон, гүн улаан, ногоон нь шар үүсгэдэггүй.
7. Өнгөний хамгийн гайхалтай, гайхалтай холимог бол цагаан өнгөтэй. Ийм туяа байхгүй
дангаараа цагаан өнгөтэй байж болно: энэ нь үргэлж нарийн төвөгтэй байдаг бөгөөд үүнийг олж авахын тулд дээр дурдсан бүх зүйлийг шаарддаг
зөв харьцаатай өнгө. Ихэнхдээ би бүх призматик өнгө хэрхэн нэгдэж байгааг гайхан хардаг байв
Призм дээр унасан гэрэлтэй ижил аргаар холилдож, тэд дахин бүрэн цэвэр, цагаан гэрлийг өгсөн.
Энэ нь зөвхөн нүдний шил ашиглаагүй тохиолдолд нарны шууд тусгалаас мэдэгдэхүйц ялгаатай байв
нэлээд цэвэрхэн, өнгөгүй байсан.
8. Энэ нь гэрэл ихэвчлэн цагаан өнгөтэй байдаг шалтгаан юм; Учир нь гэрэл бол бүх төрлийн туяануудын будлиантай холимог юм
болон хаясан цэцэг янз бүрийн хэсгүүдгэрэлтдэг биетүүд Ийм нарийн төвөгтэй хольц нь цагаан өнгөтэй харагддаг
найрлага нь зөв харьцаатай байх; хэрвээ нэг өнгө нь давуу талтай бол гэрэл
хүхрийн цэнхэр дөл, лааны шаргал дөл гэх мэт харгалзах өнгө рүү чиглэдэг.
тогтмол оддын өөр өөр өнгө.
9. Эндээс призмд өнгө хэрхэн харагдах нь тодорхой болно.
10. Эндээс бууж буй борооны дуслуудад солонгын өнгө яагаад гарч ирдэг нь ойлгомжтой.
12. Ноён Хукийн "Микрографи"-даа өгүүлсэн гайхалтай туршлагын шалтгаан нь эндээс тодорхой байна. Хэрэв
Цэнхэр, улаан өнгийн хоёр тунгалаг шингэн бүхий хоёр тунгалаг савыг нэг нэгээр нь байрлуулж, дараа нь хамт байрлуулна
тэд бүрэн тунгалаг харагдаж байна. Нэг хөлөг онгоц нь зөвхөн улаан туяа, нөгөө нь зөвхөн цэнхэр туяа дамжуулдаг.
тиймээс ямар ч туяа хоёуланг нь хамт өнгөрөөж чадахгүй.
13. Би ийм олон жишээ нэмж болох ч байгалийн биеийн өнгө гэсэн ерөнхий дүгнэлтээр дуусгая.
Биеийн тодорхой төрлийн гэрлийг өөр өөр хэмжээгээр тусгах чадвараас л үүсдэг
бусад. Харанхуй өрөөнд биен дээр энгийн өнгө оруулснаар би үүнийг баталсан.
Энэ бүхний дараа бид харанхуйд өнгө байдаг эсэх, мөн чанар мөн эсэх талаар маргах аргагүй болсон
бидний харж буй бие, эсвэл гэрэл нь бие байж болно.
...Өнгөний шалтгаан нь биед биш, гэрэлд байдгийг бид харсан, тиймээс бидэнд итгэх баттай үндэслэл бий.
гэрэл бол бодис... Гэсэн хэдий ч гэрэл гэж юу вэ, яагаад гэдгийг баттай, бүрэн дүүрэн тодорхойлох нь тийм ч амар биш юм
хугарсан, энэ нь бидний сэтгэлд өнгөний санааг ямар хэлбэрээр, эсвэл нөлөөгөөр өдөөдөг; Би энд баймааргүй байна
Таамаглалыг жинхэнэ үнэнтэй холино."
11

12. Дискрет ялгаралт ба шингээлтийн спектрийн нээлт

Волластон анх ажиглав
нартай газарт бараан шугамууд
спектр Тэр тэднийг гэж үзсэн
"цэцгийн хил"
Уильям Хайд Волластон (1766-1828)
- Палладий (1803), родийг (1804) нээсэн англи эрдэмтэн анх хүлээн авсан.
(1803) цэвэр цагаан алт. Хэт ягаан туяаг илрүүлсэн (1801),
рефрактометр (1802), гониометр (1809) зохион бүтээсэн. Түүний бүтээлүүд зориулагдсан
органик бус хими, түүнчлэн физик, одон орон, ургамал судлал, анагаах ухаан.
Волластон урьдчилан таамаглаж байсан нунтаг металлургийн анхны аргыг санал болгов
орчин үеийн аргууд аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэлцагаан алт, молибденээр хийсэн бүтээгдэхүүн,
вольфрам болон бусад металлууд.
12

13. Дискрет спектрийн нээлт. Фраунхофер

1814 онд Фраунхофер олон зууг нээсэн
нарны спектр дэх бараан шугамууд - шугамууд
шингээлт (Фраунхоферын шугам). Ихэнх
тэр латинаар эрч хүчтэй шугамуудыг тэмдэглэв
үсэг. Тэдний долгионы уртыг хэмжсэн
Фраунхофер. Хөнгөнүүд бас олдсон
шугам - ялгаралтын шугам - дөл болон спектрийн
оч
13

14. Хоёр дахь шат. Кирхгофын хууль.

Густав Роберт Кирххофф (03/12/1824-10/17/1887)
Кирхгофын шинжлэх ухааны үйл ажиллагаа олон зүйлийг хамарсан
хэсгүүд
физик.
Түүний
ажил
зориулав
цахилгаан, механик, оптик, математик
физик, уян хатан байдлын онол, гидродинамик. Ихэнх
Одоогийн хөдөлгөөний ерөнхий онол нь мэдэгдэж байна
дамжуулагч ба дулааны үндсэн хуулиудын нэг
цацраг.
Роберт Вильгельм Бунсен (1811-1899)
1854 онд тэрээр цэвэр, шатаагчийг зохион бүтээжээ
өнгөгүй дөл. Тиймээс түүнд ямар нэгэн бодис оруулахад өнгөний өөрчлөлт тод харагдаж байв.
гэрэл. Жишээлбэл, стронцийн үр тариаг нэвтрүүлэх
давс тод час улаан галыг өгсөн. Кальци -
тоосгон улаан; бари - ногоон; натри - тод шар.
14

15. Кирхгоф, Бунсений туршилт

Кирхгоф-Бунсен спектроскоп, Аннален дер Физик унд дер
Чеми (Поггендорф), боть. 110 (1860).
15
Биеийн химийн найрлагыг судлах оптик аргын нээлт ба
Тэдний биеийн байдал нь шинийг тодорхойлоход нөлөөлсөн
химийн элементүүд (инди (In), цезий (Cs), рубидиум (Rb), гели
(Тэр), талли (Tl) ба галли (Ga)), астрофизикийн үүсэл.
Кирхгоф үүнийг тусламжтайгаар харуулсан спектрийн шинжилгээЧадах
селестиел биетүүдийн химийн найрлагыг тодорхойлж, харанхуйг тайлбарлав
Нарны спектрийн зурвасууд (Фраунхоферийн шугамууд).
дулааны цацрагийн үндсэн хууль нь үнэмлэхүй гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн
хар бие.

16. Атомын спектрийн шугамын зохион байгуулалтын зүй тогтол

1885 Булмер 13 спектрийн шугамын долгионы урттай болохыг харуулсан
устөрөгчийн цувралыг маш нарийвчлалтайгаар дүрсэлж болно
томъёо
Ридберг хамгийн чухал спектрийн шугамын томъёог тодорхойлсон
шүлтлэг металлууд, долгионы тоог хоёрын зөрүү гэж харуулдаг
спектрийн нэр томъёо (эсрэг тэмдгээр авсан энерги)
Kaiser, Runge, Paschen спектрийн цувралуудын томъёо
1908 онд Риц хослолын зарчмыг томъёолсон
Деландре судалуудын байршлыг тодорхойлдог томьёог олжээ
молекулын спектр ба эдгээрийн шугамын байршил
туузууд нь хангалттай тархалтаар ялзардаг
16

17. Холбогдох салбарын ахиц дэвшил

1860-1865 он - радио долгионы нээлт (цахилгаан соронзон цацраг
урт долгионы урт)
1869 оны Менделеев үелэх элементүүдийн хуулийг нээсэн
Рентген туяа ба гамма туяаны нээлт (богино долгионы урт)
1896 Беккерел цацраг идэвхт үзэгдлийн нээлт
Матери дахь цахилгаан соронзон долгионы тархалт, онол
хэвийн ба хэвийн бус тархалт (Рождественский,
хэвийн бус тархалтын судалгаа)
Лоренц спектрийн шугамыг хуваах үзэгдлийг тайлбарлав
соронзон орон (хамгийн энгийн тохиолдолд гурван бүрэлдэхүүн хэсэг)
1900 он Планк цацрагийн квантуудын таамаглалыг анх дэвшүүлэв
1905 он Эйнштейн квантын тухай ойлголтыг бөөмс гэж танилцуулав
гэрэл (фотон)
1911 Рутерфордын цөмийн ба электронуудаас бүрдэх атомын загвар
17

18. Резерфордын атомын загвар

1. атомын төвд эерэг цэнэгтэй цөм байдаг.
цөмийн цэнэг q = Z e, энд Z дарааллын дугаардоторх элемент
тогтмол хүснэгт,
e =1.6·10-19 С - энгийн цэнэг;
голын хэмжээ 10-13 см;
Цөмийн масс нь үнэндээ атомын масстай тэнцүү юм.
2. электронууд цөмийг тойрон дугуй болон
Нарны эргэн тойрон дахь гаригууд шиг эллипс тойрог замууд:
электронууд тойрог замд Кулоны хүчээр баригддаг
цөмд татагдах, төв рүү тэмүүлэх
хурдатгал.
атом дахь электронуудын тоо нь Z-тэй тэнцүү байна (ердийн тоо
бүрэлдэхүүн)
электронууд өндөр хурдтай хөдөлдөг
атомын электрон бүрхүүлийг үүсгэдэг.
18
Сонгодог электродинамикийн хуулиудын дагуу хурдатгалтай хөдөлж буй цэнэг цацраг туяарах ёстой
цахилгаан соронзон долгион, атомын энерги багасдаг. Богино хугацаанд (ойролцоогоор 10-8 секунд)
Рутерфордын атом дахь бүх электронууд бүх энергиэ дэмий үрж, цөмд унах ёстой
атом оршин тогтнохоо болино.!

19. Борын постулатууд. Квант тогтоох дүрэм

1913 Бор бичил ертөнцийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнүүдийг санал болгов
квантлагдсан байх ёстой (дискрет утгыг авна)
Борын гурван постулат Рутерфордын атомыг "авардаг"
Бичил ертөнцийн хуулиуд бол квант хууль юм! 20-р зууны эхэн үед эдгээр хуулиуд
шинжлэх ухаан хараахан тогтоогоогүй байна. Бор тэдгээрийг гурван хэлбэрээр томъёолсон
постулатууд. Рутерфордын атомыг нөхөж (мөн "хадгалах").
Эхний постулат:
Атомууд нь хэд хэдэн хөдөлгөөнгүй төлөвтэй байдаг
тодорхой эрчим хүчний утгууд: E1, E2...En. Эмнэлэгт хэвтэж байхдаа
төлөв байдал, атом электронуудын хөдөлгөөнийг үл харгалзан энерги ялгаруулдаггүй.
Хоёр дахь постулат:
Атомын хөдөлгөөнгүй төлөвт электронууд хөдөлгөөнгүй хөдөлдөг
Квантын хамаарал бүхий тойрог замууд:
УИХ-ын гишүүн Н
h
2
Энд M p - өнцгийн импульс, n=1,2,3..., h-Планкийн тогтмол.
Гурав дахь үзэл баримтлал:
Атомын энерги ялгарах буюу шингээх нь түүний шилжилтийн үед тохиолддог
нэг суурин төлөвөөс нөгөөд шилжих. Энэ тохиолдолд энэ нь ялгардаг эсвэл
энергийн нэг хэсэг (квант) шингээгдсэн, зөрүүтэй тэнцүү байнаэрчим хүч
Шилжилт явагдах суурин төлөвүүд:
hvkn Ek En
19

20. Атомын шилжилтийн схемүүд

төв эмнэлгээс
сэтгэл хөдөлсөн байдал
20
сэтгэл хөдөлсөнөөс
тогтвортой байдалд байна
үндсэн

21. Үзэгдлийг дүрслэх оптик ба радио инженерийн аргуудын харьцуулалт

Радио инженерчлэл
21
Оптик
Долгионы нэр
Радио долгион
Тодорхойлолт
халдаах
Сонгодог
шилжүүлэх
Квантын шилжилт
Хэмжилт
Хүчдэл
цахилгаан
талбайнууд
Эрчим хүч
Багаж хэрэгсэл
хэлхээ, антен,
долгион хөтлүүр
Линз, толь,
гэрлийн хөтөч
Ойролцоо
Нэг төрлийн талбай
Нэг төрлийн орчин

22. Өнөөдөр спектрийн шинжилгээ

THz (submm) долгионы шинжлэх ухаан, технологи 60-аад оноос идэвхтэй хөгжиж эхэлсэн
XX зууны 70-аад он, анхны эх сурвалжууд болон
ийм цацраг хүлээн авагчид
Том
THz-ийн судалгаа чухал
спектроскопи янз бүрийн бодисууд, энэ нь бидэнд тэднийг олох боломжийг олгоно
шинэ програмууд.
Түвшин хоорондын шилжилтийн давтамж нь THz мужид байрладаг
зарим нь органик бус бодисууд(усны шугам, хүчилтөрөгч, CO,
жишээ нь), ионы урт долгионы чичиргээ ба
молекулын талстууд урт молекулуудын нугалах чичиргээ, in
полимер ба биополимер зэрэг орно. Тиймээс, онцгой сонирхолтой
ТГц цацрагийн амьдралд үзүүлэх нөлөөллийн судалгааг толилуулж байна
организм ба биологийн объектууд.
22

23. Терагерц цацраг

Давтамжийн хүрээ: 0.1-10 THz
Долгионы урт: 3 мм-ээс 30 мкм
тера ( Оросын нэршил: T; олон улсын: T) - хэрэглэгддэг угтваруудын нэг
Нэр, тэмдэглэгээг бүрдүүлэх олон улсын нэгжийн систем (SI).
аравтын үржвэр. Нэрийг нь үүсгэсэн нэгж
анхны нэгжийн нэр дээр тера угтварыг нэмбэл энэ нь гарч байна
анхны нэгжийг 1012 тоогоор үржүүлсний үр дүн, өөрөөр хэлбэл. нэг их наядаар.
SI угтварыг 1960 онд Жин хэмжүүрийн XI Ерөнхий бага хурлаар баталсан.
жил. Энэ нэр нь Грекийн τέρας гэсэн үгнээс гаралтай бөгөөд энэ нь мангас гэсэн утгатай
"Маш их олон" гэсэн угтвартай 23 нэгж байна.

24.

THz цацрагийн хамаарал:
Молекул ба атомын спектрүүд
24
Дараах давтамжууд нь THz мужид байрладаг.
органик бус бодисын түвшин хоорондын шилжилт (H2O, O2, CO);
биополимеруудын эргэлт ба чичиргээний өдөөлт (уургийн молекул, ДНХ);
ион ба молекулын талстуудын торны урт долгионы чичиргээ;
диэлектрик ба хагас дамжуулагч дахь хольц.

25.

THz цацрагийн хамаарал: Ашиг тус
Терагерцийн цацраг нь ионжуулдаггүй, ялгаатай
Анагаах ухааны оношлогоонд ашигладаг рентген туяа. IN
Үүний зэрэгцээ янз бүрийн биологийн эдүүд ихээхэн хэмжээгээр агуулагддаг
хангах боломжтой болгодог энэ хүрээнд өөр өөр шингээлт
зургийн ялгаатай байдал.
Үзэгдэх ба IR цацрагтай харьцуулахад терагерц цацраг
урт долгионы урттай, энэ нь бага өртөмтгий гэсэн үг юм
тараах. Үүний үр дүнд олон хуурай материал энэ мужид ил тод байдаг.
даавуу, мод, цаас зэрэг диэлектрик материал,
хуванцар. Тиймээс терагерцийн цацрагийг ашиглаж болно
материалын үл эвдэх туршилт, нисэх онгоцны буудал дээр сканнердах гэх мэт.
Терагерцийн мужид эргэлтийн болон резонансууд байдаг
олон молекулын чичиргээний шилжилт. Энэ нь танд хэрэгжүүлэх боломжийг олгоно
молекулуудыг спектрийн хурууны хээгээр тодорхойлох. IN
терагерц дэх зураг авах (дүрслэл)-тэй хослуулсан
хүрээ, энэ нь зөвхөн хэлбэр төдийгүй найрлагыг тодорхойлох боломжийг олгодог
судалж буй объект.
Терагерц цацрагийг цаг тухайд нь илрүүлэх боломжтой
газар нутаг, жишээлбэл. Талбайн далайц ба фазын аль алиныг нь хэмжиж болно. Энэ
судалж буй объектын оруулсан шилжилтийг шууд хэмжих боломжийг танд олгоно
үе шатууд, энэ нь хурдан процессуудыг судлах боломжийг олгодог гэсэн үг юм
тэднийг удирдах.

26. THz цацрагийн хэрэглээ

Квантын цэгүүд:
Хамгаалалтын системүүд:
CT өдөөлт
уялдаа холбоотой CT хяналт
зорчигчдын сканнер,
тэсрэх бодисын ачаа тээш
бодис, зэвсэг, хар тамхи
Өндөр хурдны харилцаа холбоо
THz
цацраг
Байгаль орчны хяналт
Анагаах ухаан
оношлогоо:
хорт хавдар илрүүлэх,
шүдний үзлэгт зориулсан
Чанарын шалгалт
эм

27.

Одоогийн THz судалгааны талбайн дугуй диаграм
27
Ши-Чэн Жан, Жинжү Шу “Терагерц фотоник”, 2016 он

28. CA-ийн хэрэглээний талбарууд

Органик болон органик бус бодисын судалгаа
28
нэгдлүүд (хими, хими-эмийн
болон газрын тос боловсруулах үйлдвэр)
Полимер үйлдвэрлэл (хэт өндөр концентрацитай
хольц)
Атом ба молекулыг судлах (энергийг тодорхойлох ба
мужуудын квант тоо)
Физик шинж чанар (даралт, температур,
хөдөлгөөний хурд, соронзон индукц) хий
үүл ба одод - астрофизик
Шүүх эмнэлэг
Анагаах ухаан (оношлогоо, цусны спектрийн шинжилгээ,
шалгалт ашигт малтмалын найрлагабиеийн үс)
Геологи (янз бүрийн объектын үнэлгээ)

29. Спектрийн шинжилгээг ашиглан бодисын ямар шинж чанарыг олж авч болох вэ?

Судалж буй объектын химийн найрлага
Тухайн объектын изотопын найрлага
Бодисын температур
Хольцын хэт нарийн концентраци
мономерууд
Бэлэн байдал соронзон оронба түүний хурцадмал байдал
Хөдөлгөөний хурд гэх мэт.
Спектрийн шинжилгээ нь үүнийг боломжтой болгодог
бодисын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тодорхойлох,
масс нь 10-10-аас ихгүй байна

Спектроскоп нь цацрагийн спектрийг олж авах, ажиглах, шинжлэх зориулалттай оптик төхөөрөмж юм.

Хамгийн энгийн спектроскопыг Ньютоны призм гэж үзэж болох бөгөөд үүний тусламжтайгаар тэрээр харагдах гэрлийн спектрийг нээсэн.тасралтгүй долоон зурвас өөр өөр өнгө, дарааллаар байрлуулсан: улаан, улбар шар, шар, ногоон, хөх, индиго, ягаан.Гэхдээ төхөөрөмжөө ашиглаж байнаНьютон зөвхөн харагдах цагаан гэрэл нь өөр өөр өнгөнөөс бүрддэг гэж мэдэгдсэн боловч өнгөт долгионы параметрүүдийг судалж чадаагүй юм.

Спектроскоп хэрхэн ажилладаг вэ?

Спектроскопын анхны бүтээгчийг авч үздэг Германы физикч Жозеф Фраунхофер. Түүний бүтээсэн спектроскопийн суурилуулалт нь нарны гэрэл призм дээр тусах хаалтны ангархай байв. Өнгөний спектрийг дэлгэцэн дээр тусгаагүй, харин призмийн ард суурилуулсан дурангийн линз рүү унасан. Тиймээс эрдэмтэн үүнийг субъектив байдлаар ажиглав.

Хожим нь энэ зарчмыг ашиглан энгийн спектроскопыг бүтээсэн бөгөөд үүнд багтсан 2 хоолой ба тэдгээрийн хооронд гурвалжин шилэн призм байрлуулсан. Эхний бүрээ дуудагдсан руу оллиматор . Нэг үзүүрт нь нарийхан ангархай байсан бөгөөд дундуур нь гэрэл орж ирдэг байв. Түүний нөгөө үзүүрт хоёр гүдгэр линз байв. Линзээр дамжин өнгөрөхөд гэрэл нь зэрэгцээ туяагаар гарч ирэн призм рүү чиглэв. Дараа нь призмээр спектр болгон задалж, ердийн телескоп болох хоёр дахь хоолой руу унасан.

Дараа нь Фраунхофер спектрийг судлахын тулд призм биш, харин хамгийн нимгэн, хоорондоо нягт уялдаатай металл утаснаас хийсэн дифракцийн торыг ашиглаж эхлэв. Харанхуй өрөөнд ийм сараалжаар дамжин өнгөрч буй нарийхан гэрлийн цацраг нь спектр болж задрав.

Спектрийн шинжилгээ

Жозеф Фраунхофер

Фраунхоферын судалгааны объект нь нарны гэрэл байв. 1814 онд эрдэмтэн нарны тасралтгүй спектр дээр тодорхой бараан зураасыг олж илрүүлжээ. Тэрээр Сугар, Сириус гаригийн спектр, хиймэл гэрлийн эх үүсвэрт ижил шугамуудыг харсан.

Үүнээс 12 жилийн өмнө гэж хэлэх ёстой.В 1802 онд нарны спектрийн ижил шугамыг англи эрдэмтэн нээсэнУильям Хайд Волластон (Волластон)харанхуй камер ашиглан нарны гэрлийг судлах. Тэрээр эдгээрийг спектрийн өнгийг тусгаарлах шугамууд гэж бодсон тул тэдгээрийн гадаад төрх байдлын тайлбарыг олохыг оролдсонгүй.

Волластоны нэгэн адил Фраунхофер мөн харанхуй зураасны мөн чанарыг тайлбарлаж чадахгүй байв. Гэхдээ эдгээр мөрүүдийг дуудаж эхлэв Фраунхоферын шугамууд , мөн спектр өөрөө - Фраунхоферын спектр .

1854 онд Германы туршилтын химичРоберт Вильгельм Бунсен маш цэвэр цагаан дөл гаргах чадвартай шарагч зохион бүтээжээ. Яагаад ийм шатаагч хэрэгтэй байсан бэ? Янз бүрийн химийн элементийн атомууд өөр өөр долгионы урттай гэрлийг ялгаруулдаг болох нь харагдаж байна. Мөн ийм цэвэр дөлөөр бодисыг халаавал дөл нь өнгөтэй болно өөр өөр өнгө. Жишээлбэл, натри нь тод шаргал дөл, кали нь нил ягаан дөл, бари нь ногоон дөл үүсгэдэг. Энэ туршлага гэж нэрлэдэг галын өнгөний туршилт. Тухайн үед тухайн бодисын химийн найрлагыг дөлийн өнгөөр ​​тодорхойлдог байв. Гэхдээ хэд хэдэн элементээс бүрдсэн нарийн төвөгтэй бодисыг дөл рүү оруулсан бол түүний өнгийг нарийн тодорхойлоход хэцүү байсан.

Роберт Вильгельм Бунсен

1859 онд Бунсений хамтран зүтгэгч, агуу физикчдийн нэг XIX зуунд Густав Роберт Кирхгоф металлын давсны уураар өнгөт дөлний өнгийг бус харин түүний спектрийг судлахыг санал болгов. Бунсен, Кирхгоф нар анхны спектроскопоо хийсэн гэж үздэг дуранг хагас болгон хөрөөдөж, эдгээр талыг шилэн призм агуулсан навчин тамхины хайрцагт хийсэн нүхэнд хийжээ. Энэ нь үнэхээр тийм байсан эсэхийг хэлэхэд хэцүү байсан ч спектроскопын тусламжтайгаар химийн элементүүдийн спектрийг тодорхойлох туршилтыг үргэлжлүүлж чадсан бөгөөд энэ нь химийн элементүүдийн харагдах шалтгааныг тогтоох боломжтой болсон.Фраунхоферын шугамууд .

Густав Роберт Кирххофф

Эрдэмтэд химийн элементүүдийн дээжийг цэвэр цагаан дөлөөр халааж, дараа нь гэрлийн цацрагийг призмээр дамжуулж, спектрийг нь олж авав. Эдгээр элементүүдийн спектрийн зарим тод гэрлийн шугамын урт, давтамж нь нарны спектр дэх Фраунгоферийн харанхуй шугамын урт, давтамжтай давхцаж байгааг тэд гайхшруулав. Энэ нь эдгээр мөрүүдийн мөн чанарыг тайлах түлхүүр болсон юм.

Гол зүйл бол химийн элемент нь ялгаруулдаг давтамжтай цацрагийг шингээдэг. Энэ нь нарны титэм дотор байдаг гэсэн үг химийн элементүүдижил цацрагийн давтамжтай нарны спектрийн хэсгийг шингээдэг. Өөрөөр хэлбэл спектрийн шугамууд нь тэдгээрийг ялгаруулдаг химийн элементүүдийг тодорхойлдог. Элемент бүр нь бусад элементүүдийн спектрээс ялгаатай өөрийн гэсэн спектртэй байдаг тул селестиел биетүүдийн спектрийг судалснаар тэдгээрийн химийн найрлагыг тодорхойлж болно.

Энэ бол эхлэл байсан спектрийн шинжилгээ , энэ нь судалж буй объектын чанарын болон тоон найрлагыг алсаас тодорхойлох боломжтой болсон.

Кирхгоф-Бунсен спектроскоп

Дараа нь спектроскопод долгионы уртыг харуулсан хуваалт бүхий хуваарь суурилуулсан.

Спектроскоп ихэвчлэн янз бүрийн спектрийн хэсгүүдийг гараар шалгадаг ширээний төхөөрөмж гэж нэрлэдэг. Цаашдын шинжилгээнд зориулж спектрийг бүртгэх чадвартай спектроскоп янз бүрийн арга, дуудсан спектрометр . Хэрэв спектроскопын нүдний шилийг бичлэг хийх төхөөрөмжөөр (жишээлбэл, камер) сольсон бол үр дүн нь дараах болно. спектрограф .

Спектрометрүүд нь гаммагаас хэт улаан туяа хүртэлх өргөн хүрээний долгионы спектрийг судлах чадвартай.

Мэдээжийн хэрэг орчин үеийн спектроскопууд өвөг дээдсээсээ ялгаатай. Хэдийгээр тэдгээр нь олон өөрчлөлттэй боловч чиг үүрэг нь ижил хэвээр байна.

Спектроскопын хэрэглээ

Спектроскоп бол спектроскопийн гол хэрэгсэл юм. Химич, одон орон судлаачид спектроскопгүйгээр хийж чадахгүй. Энэ нь бодисын химийн найрлага, гадаргуугийн бүтэц, физик үзүүлэлтүүдобъект, биднээс асар их зайд байрлах сансрын биетүүдийг судлах.

Цацрагийн спектрийн бүтцийг судлах хөшүүрэг нь нарны цацрагийн спектрийн хэт улаан болон хэт ягаан туяаны хэсгүүдийг нээсэн явдал байв.
1800 онд Английн эрдэмтэн Уильям Хершель нарны цацрагийн спектрийн янз бүрийн хэсгүүдийн дулааны эффектийн тархалтын мөн чанарыг олж тогтоох зорилт тавьжээ. Спектрийн бүх хэсгүүд ижил халдаг гэж ерөнхийд нь хүлээн зөвшөөрсөн. Хершель ийм байгаа эсэхийг шалгахаар шийдэж, дэлхийн бүх сургуулиудад одоог хүртэл үзүүлсээр байгаа туршилтыг хийв: мэдрэмтгий термометр нь нар эсвэл ямар нэгэн халуун биет (одоо цахилгаан нум) -ын тасралтгүй спектрийн бүх хэсэгт хөдөлдөг. Туршилт нь гайхалтай үр дүнг өгсөн. Термометрийн үзүүлсэн температур нь хэт ягаан туяанаас улаан хэсэг хүртэл тасралтгүй нэмэгдээд зогсохгүй спектрийн улаан хэсгээс цааш шилжих үед хамгийн дээд хэмжээнд хүрсэн бөгөөд нүд нь юу ч ажиглаагүй байв. Хэт улаан туяаны цацрагийг ингэж илрүүлсэн.
1802 онд Германы физикч Иоганн Риттер судалгаа хийхээр болжээ химийн үйлдэлтасралтгүй спектрийн өөр өөр хэсгүүд. Туршилтын биетийн хувьд тэрээр мөнгөн хлоридыг ашигласан бөгөөд нарны гэрлийн нөлөөн дор харлах нь 1727 онд илэрсэн. Риттер химийн нөлөө нь дулаанаас ялгаатай нь улаан төгсгөлөөс нил ягаан хүртэл нэмэгддэг болохыг тогтоожээ. нь спектрийн ягаан хэсгийг давахад хүрдэг тул хэт ягаан туяаг илрүүлсэн.
1802 онд Английн физикч В.Волластон (1766 - 1828)-ийн нийтлэл гарч, зохиогч шугамын спектрийн ажиглалтыг мэдээлсэн байна. Волластон нарны цацрагийн тасралтгүй спектрийн харанхуй шугамыг олж илрүүлсэн. -аас дотоод хэсгүүдЛааны дөлөнд тэрээр бие даасан өнгөт шугамуудаас бүрдэх спектрийг ажиглав.
Тэд Волластоны нээлтийг зөвхөн 1815 онд Германы физикч Жозеф Фраунхофер (1787 - 1826)-ийн ажилтай холбогдуулан санаж байв.
Ховор туршилтын авьяастай, бие бялдрын зөн совинтой эрдэмтэн Фраунхофер оптик шилэн нунтаглагчаар ажиллаж эхлээд нарийн оптик хэмжилт хийжээ. Тэрээр линзийг эргүүлэх, өнгөлөх механизм, хэмжих хэрэгслийг зохион бүтээж, линзний хэлбэрийг тодорхойлох аргыг олж, ахроматик дуранг сайжруулж, дифракцийн тор үйлдвэрлэж, спектроскопийн судалгааны практикт нэвтрүүлсэн. Ийнхүү Фраунхофер спектроскопийн үндэс суурийг тавьсан.
Волластоноос үл хамааран тэрээр нарны спектрт харанхуй шугамууд байдгийг олж илрүүлсэн (тэд Фраунхоферийн шугамын нэрээр физикт орсон) тоон судалгаагаа эхлүүлсэн. Тэрээр спектроскоп ба дифракцийн торыг ашиглан спектрийн шугамын долгионы уртын анхны нарийвчлалыг хэмжиж, янз бүрийн бодисын хугарлын индексийн утгыг тодруулсан.
Олон ялгаруулагчийн спектрийн шар хэсэгт илэрсэн шугамд онцгой анхаарал хандуулсан. Энэ нь D-line тусгай нэрийг хүлээн авсан. 1815 онд Фраунхофер нээлт хийсэн бөгөөд түүний ач холбогдлыг хожим нь олж мэдсэн - тос шатаагч дөлний спектрийн гэрлийн D шугамын байрлал нь нарны спектрийн харанхуй (Фраунхофер) шугамын байрлалтай давхцаж байна. Тэрээр мөн сар, гаригуудаас олж авсан спектрүүд нь ижил бөгөөд оддын спектрээс ялгаатай болохыг тогтоожээ.
1834 онд гэрэл зургийн зохион бүтээгчдийн нэг Фокс Талбот (1800 - 1877) янз бүрийн давс ууссан архины дөлний спектрийг олон удаа судалсны дараа дараахь дүгнэлтэд хүрчээ: "Дөлний спектрт ямар нэгэн тодорхой шугам гарч ирэх үед , тэдгээр нь галд агуулагдах металлыг тодорхойлдог." Оптик шинжилгээ нь ялгаруулж буй бодисын химийн найрлагыг тодорхойлох боломжтой гэсэн анхны санаа ингэж гарч ирэв.
1835 онд Чарльз Уитстоун (1802 - 1875) цахилгаан очны спектрийг судалж үзээд Талботын санааг баталжээ: спектрийн шугам нь зөвхөн электродын чанараас хамаардаг бөгөөд материал бүр өөрийн гэсэн спектртэй байдаг.
1849 онд Л.Фуко натрийн спектр дэх Фраунгоферийн D шугам ба шар шугамын долгионы уртын давхцлыг тогтоожээ.
1853 онд A. Angstrom (1814-1874) халуун хийн цацраг нь энэ хийд шингэсэн цацраг туяатай адил хугарах чадвартай болохыг харуулсан; Хийн даралтыг бууруулснаар түүний ялгаралтын тодорхой спектрийг олж авах боломжтой.
1857 онд В.Сван бодис бүрийн спектрт тогтмол байрлалтай тодорхой шинж чанарын шугамыг зааж өгөх боломжтойг тогтоожээ.
Баримтуудыг цуглуулсны дараа онолын дүн шинжилгээ хийж, тэдгээрийг байгалийн нэг хууль болгон нэгтгэхэд хүргэв. Үүнийг Германы агуу физикч Густав Роберт Кирхгоф (1824 - 1887) хийсэн.
Кирхгоф Кенигсбергт төрсөн. Аль хэдийн оюутан байхдаа хэвлүүлсэн шинжлэх ухааны бүтээлүүдтэд дэлхий даяар алдар нэрийг олж авсан. Тэрээр 1848 онд Берлинд диссертацийг хамгаалжээ. 1850-1854 онд тэрээр Бреслау дахь ер бусын профессор байв. Энд тэрээр химич Роберт Бунсен (1811-1899)-тэй уулзаж, спектрийн шинжилгээний өлгий нутаг болсон Хайдельбергт дагуулан очжээ. Кирхгоф Берлиний академийн гишүүнээр сонгогдсоныхоо дараа 1874 онд амьдралынхаа сүүлийн өдрүүдийг хүртэл Берлинд физикийн профессороор ажилласан.
Кирхгоф бол гайхалтай онолч, туршилтчин байсан. Тэрээр физикийн олон салбарт суурь үр дүнд хүрсэн боловч түүний нээсэн "спектр анализын зарчим" ялангуяа алдартай болсон.
Кирхгоф бол байгалийн нэг хуулийн үйлчлэлийг олон янзын туршилтын баримтуудаас анх харсан хүн юм. Фраунхоферийн шугамын гарал үүслийн шийдлээр эхлэлийг тавьсан (1859).
Кирхгоф дараах туршилтыг хийсэн: спектроскопоор тэр нарны цацрагийн харанхуй Fraunhofer D шугамыг ажиглав. Дараа нь спектроскопын нүхний өмнө ширээний давстай шатаагч дөлийг байрлуулав. Нарны гэрэл спектроскоп руу орохоосоо өмнө натрийн уураар дамжин өнгөрдөг. Үүний зэрэгцээ харанхуй шугамын оронд тод шар өнгийн зураас гарч ирэв. Ийнхүү физикт спектрийн шугамын урвуу эффект гэсэн нэрээр орж ирсэн нэгэн үзэгдлийг олж илрүүлжээ.
Кирхгоф урвуу нөлөөний талаар дараах тайлбарыг өгсөн. Нарны цацрагийн найрлагад натрийн цацрагт хамаарах бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг. Дэлхийн агаар мандлаар дамжин өнгөрөхдөө энэ нь шингэж, шар шугамын оронд спектрт цоорхой гарч ирдэг - харанхуй шугам. Натрийн уураар дамжин өнгөрөхөд нарны цацраг шар бүрэлдэхүүнд дахин баяжиж, D шугам тод өнгөтэй болдог.
Эндээс спектрийн шинжилгээний зарчим руу чиглэсэн шийдвэрлэх алхам боллоо. Кирхгоф "Фраунхоферийн шугаман дээр" (1859) бүтээлдээ:
“Дэлхийн агаар мандлаас үүсдэггүй нарны спектрийн бараан шугамууд нь нарны халуун агаар мандалд галын спектрт бараан шугамын оронд тод зураас үүсгэдэг бодис байдгаас үүсдэг гэж би дүгнэж байна. нарны спектрийн. Нарны спектрийн D шугамтай давхцаж буй спектрийн тод шугамууд нь дөл дэх натри байгаатай холбоотой гэж үзэх хэрэгтэй; Нарны спектрийн харанхуй D шугамууд нь нарны агаар мандалд натри байдаг гэж дүгнэх боломжийг бидэнд олгодог. Брюстер спектрээс олдсон. Фраунхоферын А ба В шугамын оронд нитратын дөл шугам; Эдгээр шугамууд нь нарны агаар мандалд кали байгааг харуулж байна. Миний ажигласнаар улаан литийн судал нь нарны спектрийн ямар ч бараан зураастай таарахгүй байгаа нь нарны агаар мандалд литий байхгүй эсвэл харьцангуй бага хэмжээгээр агуулагддаг гэсэн дүгнэлт гарсан байх."
Кирхгоф ялгаруулж буй эх үүсвэрийн спектр ба чанарын хоорондын уялдаа холбоог тогтоожээ. Цацрагийн эх үүсвэрийг шинжлэх гайхалтай боломж нээгдсэн бөгөөд цацрагийн механизмын тухай асуудлыг авч үзэхгүй байх боломжтой байв.
Кирхгоф химич дүүдээ бичсэн захидалдаа: "Би одоо химийн хичээлийг хичээнгүйлэн сурч байна. Тодруулбал, би нар, дараа нь тогтсон оддын химийн шинжилгээ хийхээс өөр зүйл хийх бодолгүй байна. Энэ асуудлыг шийдэх түлхүүрийг олох аз завшаан надад тохиосон... Биеийн илгээж буй гэрлээс түүний химийн найрлагад дүгнэлт хийх боломжтой байх ёстой...
Хэрэв эдгээр ажиглалтууд зөв бол зөвхөн химийн нарийн шинжилгээгээр олж авах боломжтой бодисуудыг олж илрүүлэхийн тулд спектрийг судлах боломжтой болно."
Кирхгофын өмнөх хүмүүс онцгой тохиолдлуудад спектрийн шинжилгээ хийх боломжийг үндсэндээ нээж өгсөн. Кирхгоф өгдөг ерөнхий зарчим. Тэрээр түүний ач холбогдлыг тодорхой ойлгож, туршилтын иж бүрэн үндэслэлийг эрэлхийлж байна. Түүний химич Р.Бунсентэй хамтран спектрийн шинжилгээний техникийг бий болгох нь зүй ёсны хэрэг байв.
Хэдийгээр ялгарч буй бодисын спектр ба химийн найрлага хоёрын хооронд холбоо байгаа нь аль хэдийн мэдэгдэж байсан ч энэ холболт нь бүх нийтийнх бөгөөд үргэлж хоёрдмол утгатай үр дүнг өгдөг гэдгийг хэн ч нотлоогүй байна, жишээлбэл, байгаа тохиолдолд Ямар ч найрлагатай ялгаруулах бодис дахь натрийн хэмжээ нь түүний гэрлийг өдөөдөг галын чанараас үл хамааран түүний спектр натрийн шугамыг агуулсан байх ёстой. Энэ нь шаргуу туршилтын ажил шаарддаг.
Кирхгоф, Бунсен нар хамтран шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металлын спектрийн томоохон цуврал судалгааг хийсэн бөгөөд 1860 оны дундуур тэд "Металл агуулсан нэгдлүүдийн олон янз байдал, олон янз байдал" гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. химийн процессууд, янз бүрийн дөл, асар их температурт тохиолддог - энэ бүхэн нь бие даасан металлын спектрийн шугамын байрлалд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй."
Химийн шинжилгээний шинэ аргын гайхалтай мэдрэмжийг тогтоосон. Энэхүү төхөөрөмж нь хольцонд бага хэмжээний хольц байгааг илрүүлсэн. Рубиди ба цезий гэсэн хоёр шинэ шүлтлэг металл байгааг илрүүлсэн.
Кирхгоф 1861 онд хийсэн "Нарны спектрийн судалгаа ба нарны агаар мандлын шинжилгээ" хэмээх бүтээлдээ олон тооны химийн элементүүдийн шугамууд нь спектрийн Фраунгоферийн шугамтай давхцаж байгааг тогтоожээ. Нар, оддын химийн шинжилгээний эхлэлийн тухай.
Арга зүйн тэмдэглэл.Спектрийн шинжилгээ нь бодисын найрлага, атом, молекулын бүтцийг судлах физик, химийн үндсэн арга юм. Үүнийг нээсэн түүх гэдэг нь тодорхой хамгийн чухал аргаБайгаль судлах нь ялангуяа нарийн байх ёстой. Энэ нь зөвхөн тодорхой дарааллын нээлтийн тухай биш байх ёстой. Спектрийн шинжилгээний түүх нь физик нээлтийн механизм, аргын мөн чанарыг харуулах маш баялаг материалыг өгдөг. шинжлэх ухааны нээлт, улмаар диалектик-материалист ертөнцийг үзэх үзлийг төлөвшүүлэх.

Алс холын тэнгэрийн биетүүдийн шинж чанарыг бид хэрхэн мэддэг талаар та бодож байсан уу?

Бид спектрийн шинжилгээнд ийм мэдлэгтэй гэдгийг та мэдэх нь гарцаагүй. Гэсэн хэдий ч бид энэ аргын өөрийгөө ойлгоход оруулсан хувь нэмрийг дутуу үнэлдэг. Спектрийн анализ гарч ирснээр манай ертөнцийн бүтэц, шинж чанаруудын талаархи олон тогтсон парадигмуудыг устгасан.

Спектрийн шинжилгээний ачаар бид сансрын цар хүрээ, сүр жавхлангийн талаархи ойлголттой болсон. Түүний ачаар бид орчлон ертөнцийг Сүүн замаар хязгаарлахаа больсон. Спектрийн шинжилгээ нь бидэнд маш олон төрлийн оддыг илрүүлж, тэдний төрөлт, хувьсал, үхлийн тухай өгүүлсэн. Энэ арга нь бараг бүх орчин үеийн, тэр ч байтугай ирээдүйн одон орны нээлтүүдийн үндэс юм.

Боломжгүй зүйлийн талаар суралц

Хоёр зууны тэртээ гариг, оддын химийн найрлага бидний хувьд нууц хэвээр үлдэнэ гэж нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн. Үнэхээр тэр жилүүдийн оюун санаанд сансрын биетүүд бидний хувьд хэзээд нэвтрэх боломжгүй хэвээр байх болно. Тиймээс бид ямар ч од, гаригийн дээжийг хэзээ ч авч чадахгүй бөгөөд түүний найрлагыг хэзээ ч мэдэхгүй. Спектрийн шинжилгээний нээлт нь энэ буруу ойлголтыг бүрэн үгүйсгэв.

Спектрийн шинжилгээ нь алслагдсан объектуудын олон шинж чанарыг алсаас судлах боломжийг олгодог. Мэдээжийн хэрэг, ийм арга байхгүй бол орчин үеийн практик одон орон судлал зүгээр л утгагүй болно.

Солонгон дээрх шугамууд

Нарны спектр дээрх бараан зураасыг 1802 онд зохион бүтээгч Волластон анзаарсан. Гэсэн хэдий ч нээсэн хүн өөрөө эдгээр мөрөнд онцгой анхаарал хандуулаагүй байв. Тэдний өргөн хүрээтэй судалгаа, ангиллыг 1814 онд Фраунхофер хийсэн. Туршилтын явцад тэрээр Нар, Сириус, Сугар болон хиймэл гэрлийн эх үүсвэрүүд өөрийн гэсэн шугамтай болохыг анзаарсан. Энэ нь эдгээр шугамууд нь зөвхөн гэрлийн эх үүсвэрээс хамаардаг гэсэн үг юм. Тэд дэлхийн агаар мандал эсвэл оптик хэрэгслийн шинж чанарт нөлөөлдөггүй.

Эдгээр шугамын мөн чанарыг 1859 онд Германы физикч Кирхгоф химич Роберт Бунсентэй хамт нээсэн. Тэд нарны спектрийн шугамууд болон янз бүрийн бодисын уур ялгаруулах шугамын хооронд холболтыг тогтоожээ. Тиймээс тэд химийн элемент бүр өөрийн гэсэн спектрийн шугамтай байдаг гэсэн хувьсгалт нээлт хийсэн. Тиймээс аливаа объектын цацрагийн тусламжтайгаар түүний найрлагын талаар мэдэж болно. Спектрийн шинжилгээ ингэж төрсөн.

Дараагийн хэдэн арван жилд олон тооны химийн элементүүдийг спектрийн шинжилгээгээр илрүүлсэн. Эдгээрт анх наранд нээсэн гелий багтдаг бөгөөд энэ нь нэрээ авсан юм. Тиймээс гучин жилийн дараа дэлхий дээр нээгдэх хүртлээ үүнийг зөвхөн нарны хий гэж үздэг байсан.

Гурван төрлийн спектр

Спектрийн энэ зан үйлийг юу тайлбарлаж байна вэ? Хариулт нь цацрагийн квант шинж чанарт оршдог. Мэдэгдэж байгаагаар атом цахилгаан соронзон энергийг шингээх үед түүний гаднах электрон нь илүү өндөр энергийн түвшинд шилждэг. Цацрагийн нэгэн адил - доод түвшинд. Атом бүр энергийн түвшний өөр өөр байдаг. Тиймээс химийн элемент бүрийн шингээлт, ялгаралтын өвөрмөц давтамж.

Эдгээр давтамжууд дээр хий ялгаруулж, ялгаруулдаг. Үүний зэрэгцээ хатуу болон шингэн биетүүд халах үед химийн найрлагаас үл хамааран бүрэн спектрийг ялгаруулдаг. Тиймээс үүссэн спектрийг тасралтгүй, шугаман спектр, шингээлтийн спектр гэж гурван төрөлд хуваадаг. Үүний дагуу тасралтгүй спектр нь хатуу ба шингэнээс ялгардаг бөгөөд шугаман спектр нь хийгээр ялгардаг. Үргэлжилсэн цацрагийг хийгээр шингээх үед шингээлтийн спектр ажиглагддаг. Өөрөөр хэлбэл, шугамын спектрийн бараан дэвсгэр дээрх олон өнгийн шугам нь шингээлтийн спектрийн олон өнгийн дэвсгэр дээрх бараан зураастай тохирно.

Энэ нь наранд ажиглагддаг шингээлтийн спектр бөгөөд халсан хий нь шугаман спектртэй цацраг ялгаруулдаг. Үүнийг нарны фотосфер нь хий боловч оптик спектрийн хувьд тунгалаг биш байгаатай холбон тайлбарлаж байна. Үүнтэй төстэй зураг бусад одод ажиглагдаж байна. Сонирхолтой нь бүтэн үед нар хиртэлтнарны спектр доторлогоотой болно. Үнэн хэрэгтээ, энэ тохиолдолд энэ нь ил тод гаднах давхаргаас гардаг.

Спектроскопийн зарчим

Техникийн хэрэгжилтэд оптик спектрийн шинжилгээ харьцангуй хялбар байдаг. Түүний ажил нь судалж буй объектын цацрагийг задлах, үүссэн спектрийн цаашдын шинжилгээнд суурилдаг. Шилэн призм ашиглан 1671 онд Исаак Ньютон гэрлийн анхны "албан ёсны" задралыг хийжээ. Тэрээр мөн "спектр" гэдэг үгийг шинжлэх ухааны хэрэглээнд нэвтрүүлсэн. Үнэн хэрэгтээ, гэрлийг яг ийм байдлаар байрлуулахдаа Волластон спектр дээр хар зураасыг анзаарав. Спектрографууд мөн энэ зарчмаар ажилладаг.

Гэрлийн задрал нь дифракцийн тор ашиглан ч тохиолдож болно. Гэрлийн нэмэлт шинжилгээг янз бүрийн аргыг ашиглан хийж болно. Эхлээд ажиглалтын хоолой, дараа нь камер ашигласан. Өнөө үед үүссэн спектрийг өндөр нарийвчлалтай электрон багажаар шинжилж байна.

Одоогоор бид оптик спектроскопийн талаар ярьж байна. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн спектрийн шинжилгээ нь зөвхөн энэ хүрээгээр хязгаарлагдахгүй. Шинжлэх ухаан, технологийн олон салбарт радио, рентгенээс эхлээд бараг бүх төрлийн цахилгаан соронзон долгионы спектрийн шинжилгээг ашигладаг. Мэдээжийн хэрэг, ийм судалгааг янз бүрийн аргыг ашиглан хийдэг. Спектрийн шинжилгээний янз бүрийн аргуудгүйгээр бид орчин үеийн физик, хими, анагаах ухаан, мэдээжийн хэрэг одон орон судлалыг мэдэхгүй байх байсан.

Одон орон судлалын спектрийн шинжилгээ

Өмнө дурьдсанчлан, спектрийн шугамыг судлах ажил Нарнаас эхэлсэн юм. Тиймээс спектрийн судалгаа нь одон орон судлалд шууд хэрэглэгдэх болсон нь гайхах зүйл биш юм.

Мэдээжийн хэрэг, одон орон судлаачдын хийж эхэлсэн хамгийн эхний зүйл бол од болон бусад сансрын биетүүдийн найрлагыг судлахын тулд энэ аргыг ашиглах явдал байв. Ийнхүү од бүр агаар мандлынхаа температур, найрлагыг тусгасан өөрийн спектрийн ангиллыг олж авсан. Гаригуудын агаар мандлын параметрүүд ч тодорхой болсон. нарны систем. Одон орон судлаачид хийн мананцар болон бусад олон селестиел биет, үзэгдлийн мөн чанарыг ойлгоход ойртсон.

Гэсэн хэдий ч спектрийн шинжилгээг ашиглан та зөвхөн объектын чанарын найрлагын талаар суралцах боломжтой.

Хурд хэмжих

Одон орон судлал дахь доплер эффект

Доплер эффектийг 1840 онд Австрийн физикч онолын хувьд боловсруулж, түүний нэрээр нэрлэжээ. Энэ нөлөөг өнгөрч буй галт тэрэгний шүгэлийг сонсох замаар ажиглаж болно. Ойртож буй галт тэрэгний шүглийн чимээ нь хөдөлж буй галт тэрэгнийхээс мэдэгдэхүйц ялгаатай байх болно. Доплер эффектийг онолын хувьд ойролцоогоор ингэж нотолсон юм. Үр нөлөө нь ажиглагчийн хувьд хөдөлж буй эх үүсвэрийн долгионы уртыг гажуудуулдаг. Энэ нь эх үүсвэр холдох тусам нэмэгдэж, ойртох тусам буурдаг. Цахилгаан соронзон долгион нь ижил төстэй шинж чанартай байдаг.

Эх үүсвэр холдох тусам түүний ялгаралтын спектрийн бүх харанхуй зурвасууд улаан тал руу шилждэг. Тэдгээр. бүх долгионы урт нэмэгддэг. Үүний нэгэн адил эх үүсвэр ойртох үед тэд нил ягаан тал руу шилждэг. Тиймээс энэ нь спектрийн шинжилгээнд маш сайн нэмэлт болсон. Одоо спектрийн шугамуудаас өмнө нь боломжгүй мэт санагдаж байсан зүйлийг таних боломжтой болсон. Сансрын биетүүдийн хурдыг хэмжих, давхар оддын тойрог замын параметрүүдийг тооцоолох, гаригуудын эргэлтийн хурд гэх мэт. "Улаан шилжилт" эффект нь сансар судлалд онцгой үүрэг гүйцэтгэсэн.

Америкийн эрдэмтэн Эдвин Хабблын нээлтийг Коперникийн дэлхийн гелиоцентрик системийг хөгжүүлсэнтэй харьцуулж болно. Тэрээр янз бүрийн мананцар дахь цефеидын тод байдлыг судалснаар тэдний олонх нь Сүүн замаас хамаагүй хол зайд оршдог болохыг баталжээ. Олж авсан зайг галактикийн спектртэй харьцуулснаар Хаббл өөрийн алдартай хуулиа нээжээ. Үүний дагуу галактик хүртэлх зай нь тэдгээрийг биднээс зайлуулах хурдтай пропорциональ байна. Хэдийгээр түүний хууль нь арай өөр юм орчин үеийн санаанууд, Хабблын нээлт орчлон ертөнцийн хүрээг тэлсэн.

Спектрийн шинжилгээ ба орчин үеийн одон орон судлал

Өнөөдөр спектрийн шинжилгээгүйгээр одон орны ажиглалт бараг байдаггүй. Түүний тусламжтайгаар шинэ экзопланетууд нээгдэж, орчлон ертөнцийн хил хязгаар өргөжиж байна. Спектрометрийг Ангараг гариг ​​болон гариг ​​хоорондын датчик, сансрын дуран, судалгааны хиймэл дагуул дээр авч явдаг. Үнэндээ спектрийн шинжилгээгүйгээр орчин үеийн одон орон судлал байхгүй болно. Бид юу ч мэдэхгүй оддын хоосон, нүүр царайгүй гэрлийг үргэлжлүүлэн ширтсээр байх болно.