Experimentella analystekniker - Samspelet mellan elektromagnetisk strålning och materia
1. Absorption av ljus
När atomer, molekyler eller joner absorberar fotonernas energi och skillnaden mellan deras basenergi och energin i det exciterade tillståndet uppfyller Δ E=mv, kommer de att övergå från grundtillståndet till det exciterade tillståndet, och denna process kallas absorption. Studiet av absorptionsspektra kan bestämma provets sammansättning, innehåll och struktur. Den analytiska metod som etablerats baserat på absorptionsspektroskopi kallas absorptionsspektroskopi.
2. Emission av ljus
När ett ämne absorberar energi och övergår från grundtillståndet till det exciterade tillståndet är det exciterade tillståndet instabilt och övergår tillbaka till grundtillståndet efter cirka 10-8 sekunder. Vid denna tidpunkt, om energi frigörs i form av ljus, kallas denna process emission.
3. Spridning av ljus
När ljus passerar genom ett medium uppstår fenomenet emission. När storleken på mediumpartiklarna (som i emulsioner, suspensioner, kolloidala lösningar) liknar ljusets våglängd, ökar intensiteten av det utsända ljuset, vilket också kan ses med blotta ögat som Tyndall-effekten. Intensiteten hos spritt ljus är omvänt proportionell mot kvadraten av det infallande ljusets längd och kan användas för att studera storleken och morfologin hos polymermolekyler och kolloidala partiklar. När mediets molekyler är mindre än ljusets våglängd uppstår Rayleigh M9-emission. Denna spridning orsakas av elastiska kollisioner mellan fotoner och molekylära molekyler. Det sker inget energiutbyte under kollision, bara riktningen för fotons rörelse ändras, så frekvensen av spritt ljus förblir oförändrat, och intensiteten av spritt ljus är omvänt proportionell mot den fjärde potensen av det infallande ljusets våglängd. När fotoner kolliderar oelastiskt med medelstora molekyler ändrar de inte bara sin rörelseriktning utan utbyter också energi, vilket resulterar i en förändring i frekvensen av spritt ljus. Detta spridningsfenomen kallas Raman-spridning.
4. Reflektion och refraktion
När ljus bestrålas från medium (1) till gränssnittet för ett annat medium (2), ändrar en del av ljuset riktning vid gränsytan och återgår till gränssnittet (1), vilket kallas ljusreflektion. En annan del av ljuset ändrar riktning och går in i medium (2) med en vinkel på r (brytningsvinkel), vilket kallas ljusbrytning.
5. Störningar
Under vissa förhållanden kommer ljusvågor att interagera med varandra. När de är överlagrade kommer de att producera en sammansatt våg vars intensitet beror på fasen för varje våg. När fasskillnaden mellan de två vågorna är 180 grader uppstår den maximala destruktiva interferensen. När de två vågorna är i fas uppstår den maximala konstruktiva interferensen. Genom interferensfenomenet kan ljusa och mörka ränder erhållas. Om två vågor stärker varandra kommer ljusa ränder att dyka upp. Om de tar bort varandra kommer mörka ränder att dyka upp
6. Diffraktion
Fenomenet att ljusvågor avviker från sin räta linje när de passerar genom hinder eller smala slitsar kallas diffraktionsfenomen. Det är resultatet av störningar.
