СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Когда луч солнца проходит через призму, то на экране позади нее возникает спектр. За двести лет к этому явлению привыкли. Если не вглядываться пристально, то кажется, что между отдельными частями спектра нет резких границ: красный непрерывно переходит в оранжевый, оранжевый в желтый и т. д. Тщательнее других в 1802 году рассмотрел спектр английский врач и химик Уильям Хайд Волластон (1766–1828). Волластон обнаружил при этом несколько резких темных линий, которые без видимого порядка пересекали спектр Солнца в разных местах. Ученый этим линиям особого значения не придал. Он полагал, что их появление вызвано либо особенностями призмы, либо особенностями источника света, либо другими какими-то побочными причинами. Сами линии представляли для него интерес только потому, что они отделяли друг от друга цветные полосы спектра. Позднее эти темные линии назвали фраунгоферовыми, увековечив имя их настоящего исследователя. Иосиф Фраунгофер (1787–1826) в 11 лет, после смерти родителей, пошел в ученье к шлифовальных дел мастеру. Из-за работы на школу времени оставалось мало. До 14 лет Иосиф не умел ни читать, ни писать. Но не было счастья, да несчастье помогло. Однажды дом хозяина рухнул. Когда же Иосифа извлекали из-под обломков, мимо проезжал наследный принц. Он пожалел юношу и вручил ему значительную сумму денег. Денег хватило юноше, чтобы купить себе шлифовальный станок и начать учиться. Фраунгофер в заштатном городке Бенедиктбейрене учился шлифовать оптические стекла. В своем предисловии к собранию сочинений Фраунгофера Э. Лом-мель так подытоживал его вклад в практическую оптику. «Благодаря введению своих новых и усовершенствованных методов, механизмов и измерительных инструментов для вращения и полировки линз… ему удалось получить достаточно большие образцы флинтгласа и кронгласа без всяких прожилок. Особенно большое значение имел найденный им метод точного определения формы линз, который совершенно изменил направление развития практической оптики и довел ахроматический телескоп до такого совершенства, о котором раньше нельзя было и мечтать». Чтобы произвести точные измерения дисперсии света в призмах, Фраунгофер в качестве источника света использовал свечу или лампу. При этом он обнаружил в спектре яркую желтую линию, известную теперь как желтая линия натрия. Вскоре установили, что эта линия находится всегда в одном и том же месте спектра, так что ее очень удобно использовать для точного измерения показателей преломления. После этого, говорит Фраунгофер в своей первой работе 1815 года: «…я решил выяснить, можно ли видеть подобную светящуюся линию в солнечном спектре. И я с помощью телескопа обнаружил не одну линию, а чрезвычайно большое количество вертикальных линий, резких и слабых, которые, однако, оказались темнее остальной части спектра, а некоторые из них казались почти совершенно черными». Всего он насчитал их там 574. Фраунгофер дал названия и указал их точное местоположение в спектре. Обнаружилось, что положение темных линий было строго неизменным, в частности, всегда в одном и том же месте желтой части спектра появлялась резкая двойная линия. Ее Фраунгофер назвал линией О. Ученый также обнаружил, что в спектре пламени спиртовки на том же самом месте, где и темная линия О в спектре Солнца, всегда присутствует яркая двойная желтая линия. Лишь много лет спустя стало понятно значение этого открытия. Продолжая свои исследования темных линий в спектре Солнца, Фраунгофер понял главное: их причина не в оптическом обмане, а в самой природе солнечного света. В результате дальнейших наблюдений он обнаружил подобные линии в спектре Венеры и Сириуса. Одно открытие Фраунгофера, как выяснилось позднее, оказалось особенно важным. Речь идет о наблюдении над двойной Д-линией. В 1814 году, когда ученый опубликовал свои исследования, на это наблюдение особого внимания не обратили. Однако спустя 43 года Вильям Сван (1828–1914) установил, что двойная желтая линия О в спектре пламени спиртовки возникает в присутствии металла натрия. Увы, как и многие до него, Сван не осознал значения этого факта. Он так и не сказал решающих слов: «Эта линия принадлежит металлу натрию». В 1859 году к этой простой и важной мысли пришли два ученых: Густав Роберт Кирхгоф (1824–1887) и Роберт Вильгельм Бунзен (1811–1899). В университетской лаборатории Гейдельберга они поставили следующий опыт. До них через призму пропускали либо только луч Солнца, либо только свет от спиртовки. Ученые решили пропустить их одновременно. В результате они обнаружили явление, о котором рассказывает подробно в своей книге Л.И. Пономарев: «Если на призму падал только луч Солнца, то на шкале спектроскопа они видели спектр Солнца с темной линией О на своем обычном месте. Темная линия по-прежнему оставалась на месте и в том случае, когда исследователи ставили на пути луча горящую спиртовку. Но когда на пути солнечного луча они ставили экран и освещали призму только светом спиртовки, то на месте темной линии О четко проявлялась яркая желтая линия О натрия. Кирхгоф и Бунзен убирали экран — линия О вновь становилась темной. Потом они луч Солнца заменяли светом от раскаленного тела — результат был всегда тот же: на месте ярко-желтой линии возникала темная. То есть всегда пламя спиртовки поглощало те лучи, которые оно само испускало. Чтобы понять, почему это событие взволновало двух профессоров, проследим за их рассуждениями. Ярко-желтая линия О в спектре пламени спиртовки возникает в присутствии натрия. В спектре Солнца на этом же месте находится темная линия неизвестной природы. Спектр луча от любого раскаленного тела — сплошной, и в нем нет темных линий. Однако если пропустить такой луч через пламя спиртовки, то его спектр ничем не отличается от спектра Солнца — в нем также присутствует темная линия и на том же самом месте. Но природу этой темной линии мы уже почти знаем, во всяком случае, мы можем догадываться, что она принадлежит натрию. Следовательно, в зависимости от условий наблюдения линия О натрия может быть либо ярко-желтой, либо темной на желтом фоне. Но в обоих случаях присутствие этой линии (все равно какой — желтой или темной!) означает, что в пламени спиртовки есть натрий. А поскольку такая линия спектра пламени спиртовки в проходящем свете совпадает с темной линией О в спектре Солнца, то, значит, и на Солнце есть натрий. Причем он находится в газовом внешнем облаке, которое освещено изнутри раскаленным ядром Солнца». Короткая заметка в две страницы, написанная Кирхгофом в 1859 году, содержала сразу четыре открытия: — каждый элемент имеет свой линейчатый спектр, а значит строго определенный набор линий; — подобные линии можно использовать для анализа состава веществ не только на Земле, но и на звездах; — Солнце состоит из горячего ядра и сравнительно холодной атмосферы раскаленных газов; — на Солнце есть элемент натрий. Первые три положения вскоре подтвердились, в частности, гипотеза о строении Солнца. Экспедиция Французской академии наук в 1868 году во главе с астрономом Жансеном побывала в Индии. Она обнаружила, что при полном солнечном затмении, в момент, когда его раскаленное ядро закрыто тенью Луны и светит только корона, — все темные линии в спектре Солнца вспыхивают ярким светом. Второе положение Киргхоф и Бунзен не только блестяще подтвердили, но и воспользовались им для открытия двух новых элементов: рубидия и цезия. Так родился спектральный анализ, с помощью которого теперь можно узнавать химический состав далеких галактик, измерять температуру и скорость вращения звезд и многое другое. Позднее для приведения элементов в возбужденное состояние стали использовать чаще всего электрическое напряжение. Под воздействием напряжения элементы излучают свет, характеризующийся определенными длинами волн, т. е. имеющий определенную окраску. Этот свет расщепляется в спектральном аппарате (спектроскопе), главной частью которого является стеклянная или кварцевая призма. При этом образуется полоса, состоящая из отдельных линий, каждая из которых является характерной для определенного элемента. Например, и раньше было известно, что минерал клевеит при его нагревании выделяет газ, похожий на азот. Этот газ при его исследовании с помощью спектроскопа оказался новым, еще неизвестным благородным газом. При электрическом возбуждении он испускал линии, которые уже раньше были обнаружены при анализе лучей Солнца с помощью спектроскопа. Это был своеобразный случай, когда элемент, открытый ранее на Солнце, был обнаружен Рамзаем и на Земле. Ему было присвоено название гелий, от греческого слова «гелиос» — Солнце. Сегодня известно два вида спектров: сплошной (или тепловой) и линейчатый. Как пишет Пономарев, «тепловой спектр содержит все длины волн, излучается он при нагревании твердых тел и не зависит от их природы. Линейчатый спектр состоит из набора отдельных резких линий, возникает при нагревании газов и паров (когда малы взаимодействия между атомами), и — что особенно важно — этот набор линий неповторим для любого элемента. Более того, линейчатые спектры элементов не зависят от вида химических соединений, составленных из этих элементов. Следовательно, их причину надо искать в свойствах атомов. То, что элементы однозначно и вполне определяются видом линейчатого спектра, вскоре признали все, но то, что этот же спектр характеризует отдельный атом, осознали не сразу, а лишь в 1874 году, благодаря работам знаменитого английского астрофизика Нормана Локьера (1836–1920). А когда осознали, сразу же пришли к неизбежному выводу: поскольку линейчатый спектр возникает внутри отдельного атома, то атом должен иметь структуру, то есть иметь составные части!»

спектральный анализ—физический метод качественного и количественного анализа химического состава веществ основанный на изучении их спектров оптических. Отличается высокой чувствительностью и...Астрономический словарь
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ линейных операторов обобщение выросшей из задач механики теории собственных значений iи собственных векторов iматриц т е линейных преобразований в кон...Большая советская энциклопедия
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ функции обобщение гармонич анализа то же самое что и спектральное разложение iфункции...Большая советская энциклопедия
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ физич. метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества основанный на исследовании его спектров. Физич. осн...Большая советская энциклопедия
спектральный анализ—spectroscopic analysis...Большой русско-английский словарь биологических терминов
спектральный анализ—Spektralanalyse f Spektroskopie f...Большой русско-немецкий медицинский словарь
спектральный анализ—физ. метод качеств. и количеств. анализа вв осн. на изучении их спектров испускания эмиссионный С. а. поглощения абсорбц. С. а. комбинационного рассеяния света люминесце...Большой энциклопедический политехнический словарь
спектральный анализ—физический метод качественного и количественногоопределения состава вещества проводимый по его спектрам оптическим.Различают атомный и молекулярный спектральный анализ эм...Большой энциклопедический словарь II
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ физический метод качественного и количественного определения состава вещества проводимый по его спектрам оптическим. Различают атомный и молекулярный ...Большой энциклопедический словарь III
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ анализ физический метод качественного и количественного определения состава вещества проводимый по его спектрам оптическим. Различают атомный и молекулярный...Большой Энциклопедический словарь V
спектральный анализ—см. Спектроскопия.iГеологический словарь в х томах. М. Недра.Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. Спектральный анализ a.em spectrum analysis н.em Spektralanalyse ф.em ...Геологическая энциклопедия
спектральный анализ—a. spectrum analysis н. Spektralanalyse ф. analyse spectrale analyse spectrographique и. analisis espectroscopica физ. метод определения хим. состава веществ основанный ...Горная энциклопедия
спектральный анализ—физ. метод качественного и количественного определения состава вва проводимый по его спектрам оптическим.i Различают атомный и мол. С. а. эмиссионный по спектрам испускан...Естествознание. Энциклопедический словарь
спектральный анализ—в экспертных исследованиях физический метод определения качественного и количественного состава вещества проводимый по его оптическим спектрам. Различают атомный и молеку...Криминалистическая энциклопедия
спектральный анализ—стационарных случайных процессов С. а. временных рядов то же что и спектральное разложениеi стационарных случайных процессов совокупность статистич. приемов позволяющи...Математическая энциклопедия
спектральный анализ—исследование спектральных характеристик линейных операторов геометрии спектра и его основных частей спектральной кратности асимптотики собственных значений и т. д. Для оп...Математическая энциклопедия
спектральный анализ—analyse spectrale...Политехнический русско-французский словарь
спектральный анализ—напр. колебаний spectral analysis...Русско-английский машиностроительный словарь
спектральный анализ—frequency analysis frequencydomain analysis spectral [spectrum] analysis spectral [spectrum] estimation emission analysis...Русско-английский политехнический словарь
спектральный анализ—spectral analysis...Русско-английский психологический словарь
спектральный анализ—spectral analysis...Русско-английский словарь по нефти и газу
спектральный анализ—spectral analysis spectrographic analysis spectroscopic analysis...Русско-английский словарь по физике
спектральный анализ—frequency analysis spectral analysis...Русско-английский словарь по электронике
спектральный анализ—spectrum analysis...Русско-английский технический словарь
спектральный анализ—spectral analysis...Русско-английский химический словарь
спектральный анализ—спектральны аналз...Русско-белорусский математический словарь
спектральный анализ—analisi spettrale...Русско-итальянский политехнический словарь
спектральный анализ—spettrometria...Русско-итальянский юридический словарь
спектральный анализ—спектрлк талдау...Русско-казахский терминологический словарь «Водное хозяйство»
спектральный анализ—спектрл талдау...Русско-казахский терминологический словарь «Горное дело и металлургия»
спектральный анализ—спектрлк талдау...Русско-казахский терминологический словарь «Пищевая промышленность и бытовое обслуживание»
спектральный анализ—...Русско-китайский словарь
спектральный анализ—spektrlanalze...Русско-латышский словарь
спектральный анализ—Spektralanalyse...Русско-немецкий политехнический словарь
спектральный анализ—Spektralanalyse...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
спектральный анализ—Spektralanalyse...Русско-немецкий химический словарь
спектральный анализ—anlise espectral...Русско-португальский словарь
спектральный анализ—analyse spectrale analyse spectroscopique essai spectroscopique...Русско-французский словарь по химии
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ Введенное Бунзеном и Кирхгофом в году химическое исследование вещества посредством свойственных этому последнему цветных линий которые замечаются есл...Словарь иностранных слов русского языка
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ физический метод качественного и количественного определения состава вещества проводимый по его спектрам оптическим. Различают атомный и молекулярный ...Современный энциклопедический словарь
спектральный анализ—физич. методы качеств. .и количеств. определения состава вва основанные на получении и исследовании его спектров. Основа С. а. спектроскопия атомов и молекул его классиф...Физическая энциклопедия
спектральный анализ—метод качеств. и количеств. определения состава вв основанный на исследовании их спектров испускания поглощения отражения и люминесценции. Различают атомный и молекулярны...Химическая энциклопедия
спектральный анализ—СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ физический метод качественного и количественного определения состава вещества проводимый по его спектрам оптическим. Различают атомный и молекулярный...Энциклопедический словарь естествознания
спектральный анализ—[spectrum analysis] метод определения химического или изотопного состава вещества основанного на исследовании его спектров.Смотри также Анализ электрометрический анали...Энциклопедический словарь по металлургии
спектральный анализ—Содержание статьи. I. Свечение тел. Спектр лучеиспускания. Солнечный спектр. Фраунгоферовы линии. Призматический и дифракционный спектры. Цветорассеяние призмы и решетки....Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
спектральный анализ—Метод определения химического состава вещества по изучению его спектра основанный на том что атомы каждого химического элемента дают характерный для них спектр. Различают...Энциклопедия Большой научной библиотеки