Spectroszkópia

Spectroszkópia a fény és az anyag kölcsönhatásait vizsgáló tudományág. A módszerek közé tartozik, hogy a mintán átjutó, illetve az anyag által kibocsátott fény spektrumát mérjük, és a spektrumban megfigyelt vonalak, vagy a folytonos tartomány alapján következtetünk az összetételre, szerkezetre és körülményekre. A legerősebb elvek közé tartozik az elnyelés, az emisszió és a Raman-spektroszkópia.

Fő ágak: abszorpciós spektroszkópia (például UV-Vis és IR tartományokban), emissziós spektroszkópia (fluoreszcencia, fotoluminiszcencia), Raman-spektroszkópia és X-sugár spektroszkópia. Ezek megmutatják, hogyan ad információt a fényből az anyag vegyületeiről és atomjainak elrendeződéséről.

Mérési elvek és analízis: a fény elnyelődése vagy kibocsátódása alapján meghatározható a koncentráció és a jellemzők. A Beer-Lambert törvény összekapcsolja az elnyelt fény mennyiségét a koncentrációval és a sugárhosszal: I = I0 exp(-ε c l). Ezzel mennyiségi analízis és összetétel-vizsgálat érhető el.

Infrastrukturális oldal: mérésre szolgáló eszközök közé tartoznak a spektrométerek vagy spektrográfok és különböző detektorok (CCD-k, fotomultiplikátorok), fényforrások és optikai rendszerek. Az adatok feldolgozása spektrumok megjelenítését és értelmezését foglalja magában.

Alkalmazások: kémiában, gyógyszer- és környezetvédelmi területeken az összetétel- és koncentráció-meghatározás, minőségbiztonság, anyag- és gyógyszerkutatás, valamint asztronómiában a csillagok és galaxisok spektruma alapján történő elemzés.

Historikus keret: a spektroszkópia gyökerei a 17. századig nyúlnak vissza (Newton prizmával való fényfelosztása). A modern alapokat Kirchhoff és Bunsen fektette le 1859-ben az elemek egyedi emissziós spektruma és az abszorpciós spektrum elveivel.