Заманауи инструментальды әдістер. Химия, 10 сынып, дидактикалық материал.

ИК-спектроскопия

инфрақызыл және ультракүлгін спектроскопия

ИҚ аспап құрылысының принципі мен талдау әдістері(Фурье –спектроскопия)Интерферометрлердің практикалық қолданылуы жоғарыда айтылғандармен шектелмейді. Осы аспаптар негізінде Фурье-спектрометрлер жасалды. Осындай спектрометрлердің жасалуын оптикадағы ірі жетістіктердің бірі ретінде бағалау керек.Фурье-спектрометрлердің артықшылығын түсіну үшін кәдімгі спектрометрлер деген не екенінқарастырайық. 1 жарық көзінен шығарылған жарықты 2 линза 3 саңылауға тоғыстайды (фокустайды); мұнда жарық көзінің кескіні алынады. 3 саңылау арқылы өтетін жарықты 4 линза паралелль шоққа айналдырады. Ол 5 призма арқылы өтіп, мұнда сынады; бұдан кейін оны 6 линза фотопластинкаға немесе 7 саңылауға тоғыстайды; сонда 6 линзаның тоғыстық (фокаль) жазықтығында 3 саңылаудың кескіні алынатындай тоғысталады. Егер жарық көзітолқын ұзындықтары әртүрлі, мысалы және жарық шығаратын болса, онда бұлардың сыну көрсеткіштері әртүрлі болуы себепті, 3 саңылаудың және үшін кескіндері 6 линзаның тоғыстық жазықтығының әртүрлі орындарында алынады. Сонда біз саңылаудың фотопластинкада екі кескінін аламыз (осылай сызықтық спектр алынады), немесе екі сигналды бірінен кейін бірін байқаймыз (егер 7 саңылау тоғыстық жазықтығы бойыменжылжытылатын болса, немесе вертикаль осьтен айналдыра 5 призма бұрылатын болса). Осындай амалды қолданып зерттелетін жарық көзінің спектрлік құрамын зерттеуге болады, немесе, жарық жолына зерттелетін заты бар кюветаны қойып, қандай толқындар және қандай дәрежеде осы затта жұтылатынын зерттеуге болады. Өз кезегінде, соңғы әдіс зат құрылысын атомдық-молекулалық деңгейде зерттеуге мүмкіндік береді.Классикалық деп аталатын осындай спектрометрлердің артықшылығы бұлардың конструкциясы қарапайым және жарықтың спектрлік құрамы жайындағы мәліметтерді іс жүзінде ешқандай қосымша өңдеу жүргізбей-ақ алуға мүмкіндік береді. Бірақта бұл аспаптардың принциптік кемшілігі бар, зат жайында пайдалы ақпаратты шығарып алу үшін аспаптың кіретін саңылауы арқылы жарық ағынының тек бір бөлігі ғана өткізіледі. Бұлсаңылау өте тар (мм-дің бөліктері) өйткені кең саңылаулар жағдайында толқынындағы саңылау кескіні 6 линзадан кейін толқыны кескініне қабаттасады да бір немесе екі толқын ұзындықтарымен істес болып отырғанымыз жайында қорытынды жасау мүмкін болмай қалады. Жіңішке саңылау арқылы жарық көзі шығаратын энергияның тек аз бөлігі өтеді. Сондықтан классикалық спектрометрлер әлсіз сәулелерді немесекүшті жұтатын орталарды талдау үшін жарамсыз.Классикалық спектрометрлердің осы басты кемшілігі жалпы саңылауы жоқ Фурье спектрометрлерде болмайды. Бұлардың қалай жұмыс істейтінін түсіну үшін Майкельсон интерферометрін қарастырайық. Майкельсон интерферометрінің оптикалық схемасы қазіргі заманғы спектрлік аспаптардың жаңа түрі – Фурье-спектрометрлерде қолданылады. Бұлар әсіресе меншікті шулары(собственные шумы) салыстырмалы үлкен болып келетін сезгіштігі төмен сәуле қабылдағыштарды қолдануға тура келетін әлсіз жарық көздері спектрінің инфрақызыл бөлігін зерттеу үшін ерекше тиімді. Осы аспаптардың жұмыс істеу принципін қысқаша қарастырамыз.Майкельсон интерферометрінің жылжымалы айнасы тұрақты жылдамдықпен орын ауыстыратын болсын (1 сурет). Сонда интерференцияланушы екі шоқ арасындағы жол айырымызаңы бойынша өзгеретін болады. Интерферометр монохроматты жарықталған жағдайда қабылдағышқа түсетін жарық интенсивтігі (1, 2) өрнекке сәйкес:,мұндағы (1)мына заң бойынша өзгереді:(2)Интенсивтік, мұнымен бірге қабылдағыш сигналы жиілікпен модульденген болып шығады. Жарық қабылдағышына түсетін интенсивтіктің осы соғуларын [(2.62)-ні қараңыз] жиіліктері жақын екікогерент толқындардың стационар емес интерференциясының нәтижесі ретінде түсіндіруге болады: қозғалмайтын айнаның шағылдарған жиілігі толқын мен қозғалыстағы айна шағылдырған, жиілігі Допплер эффекті салдарынан мына шамаға ығысқан, толқынның стационар емес интерференциясының нәтижесі ретінде түсіндіруге болады.модуляция жиілігі монохромат сәуленің оптикалық-...