Eksperimentelle analyseteknikker - Samspillet mellom elektromagnetisk stråling og materie
1. Absorpsjon av lys
Når atomer, molekyler eller ioner absorberer energien til fotoner og forskjellen mellom deres basisenergi og energi i eksitert tilstand tilfredsstiller Δ E=mv, vil de gå over fra grunntilstanden til den eksiterte tilstanden, og denne prosessen kalles absorpsjon. Studiet av absorpsjonsspektra kan bestemme sammensetningen, innholdet og strukturen til prøven. Den analytiske metoden etablert basert på absorpsjonsspektroskopi kalles absorpsjonsspektroskopi.
2. Emisjon av lys
Når et stoff absorberer energi og går over fra grunntilstanden til eksitert tilstand, er den eksiterte tilstanden ustabil og vil gå tilbake til grunntilstanden etter omtrent 10-8 sekunder. På dette tidspunktet, hvis energi frigjøres i form av lys, kalles denne prosessen emisjon.
3. Spredning av lys
Når lys passerer gjennom et medium, oppstår emisjonsfenomenet. Når størrelsen på mediumpartiklene (som i emulsjoner, suspensjoner, kolloidale løsninger) er lik bølgelengden til lys, øker intensiteten til det utsendte lyset, noe som også kan sees med det blotte øye som Tyndall-effekten. Intensiteten til spredt lys er omvendt proporsjonal med kvadratet av den innfallende lyslengden, og kan brukes til å studere størrelsen og morfologien til polymermolekyler og kolloidale partikler. Når molekylene i mediet er mindre enn lysets bølgelengde, oppstår Rayleigh M9-utslipp. Denne spredningen er forårsaket av elastiske kollisjoner mellom fotoner og molekylære molekyler. Det er ingen energiutveksling under kollisjon, bare retningen på fotonbevegelsen endres, slik at frekvensen av spredt lys forblir uendret, og intensiteten til spredt lys er omvendt proporsjonal med den fjerde potensen til den innfallende lysbølgelengden. Når fotoner kolliderer ikke-elastisk med medium molekyler, endrer de ikke bare bevegelsesretningen, men utveksler også energi, noe som resulterer i en endring i frekvensen av spredt lys. Dette spredningsfenomenet kalles Raman-spredning.
4. Refleksjon og refraksjon
Når lys bestråles fra medium (1) til grensesnittet til et annet medium (2), endrer noe av lyset retning ved grensesnittet og går tilbake til grensesnittet (1), som kalles lysrefleksjon. En annen del av lyset endrer retning og går inn i medium (2) i en vinkel på r (brytningsvinkel), som kalles lysbrytning.
5. Interferens
Under visse forhold vil lysbølger samhandle med hverandre. Når de er overlagret, vil de produsere en sammensatt bølge hvis intensitet avhenger av fasen til hver bølge. Når faseforskjellen mellom de to bølgene er 180 grader, oppstår den maksimale destruktive interferensen. Når de to bølgene er i fase, oppstår den maksimale konstruktive interferensen. Gjennom interferensfenomenet kan lyse og mørke striper oppnås. Hvis to bølger styrker hverandre, vil det vises lyse striper. Hvis de opphever hverandre, vil mørke striper vises
6. Diffraksjon
Fenomenet med lysbølger som avviker fra sin rette linje når de passerer gjennom hindringer eller smale spalter kalles diffraksjonsfenomen. Det er et resultat av interferens.
