Techniky experimentálnej analýzy - Interakcia medzi elektromagnetickým žiarením a hmotou
1. Absorpcia svetla
Keď atómy, molekuly alebo ióny absorbujú energiu fotónov a rozdiel medzi ich základnou energiou a energiou excitovaného stavu spĺňa Δ E=mv, prejdú zo základného stavu do excitovaného stavu a tento proces sa nazýva absorpcie. Štúdium absorpčných spektier môže určiť zloženie, obsah a štruktúru vzorky. Analytická metóda založená na absorpčnej spektroskopii sa nazýva absorpčná spektroskopia.
2. Emisia svetla
Keď látka absorbuje energiu a prechádza zo základného stavu do excitovaného stavu, excitovaný stav je nestabilný a po približne 10-8 sekundách prejde späť do základného stavu. Ak sa v tomto bode uvoľní energia vo forme svetla, tento proces sa nazýva emisia.
3. Rozptyl svetla
Keď svetlo prechádza médiom, dochádza k javu emisie. Keď je veľkosť častíc média (napríklad v emulziách, suspenziách, koloidných roztokoch) podobná vlnovej dĺžke svetla, intenzita emitovaného svetla sa zvyšuje, čo možno vidieť aj voľným okom ako Tyndallov efekt. Intenzita rozptýleného svetla je nepriamo úmerná druhej mocnine dĺžky dopadajúceho svetla a možno ju použiť na štúdium veľkosti a morfológie molekúl polyméru a koloidných častíc. Keď sú molekuly média menšie ako vlnová dĺžka svetla, dochádza k emisii Rayleigh M9. Tento rozptyl je spôsobený elastickými zrážkami medzi fotónmi a molekulami molekúl. Pri zrážke nedochádza k výmene energie, mení sa len smer pohybu fotónu, takže frekvencia rozptýleného svetla zostáva nezmenená a intenzita rozptýleného svetla je nepriamo úmerná štvrtej mocnine vlnovej dĺžky dopadajúceho svetla. Keď sa fotóny nepružne zrážajú s molekulami média, nielenže zmenia svoj smer pohybu, ale aj vymieňajú energiu, čo vedie k zmene frekvencie rozptýleného svetla. Tento fenomén rozptylu sa nazýva Ramanov rozptyl.
4. Odraz a lom
Keď je svetlo ožiarené z média (1) na rozhranie iného média (2), časť svetla mení smer na rozhraní a vracia sa späť na rozhranie (1), čo sa nazýva odraz svetla. Ďalšia časť svetla mení smer a vstupuje do média (2) pod uhlom r (uhol lomu), ktorý sa nazýva lom svetla.
5. Rušenie
Za určitých podmienok budú svetelné vlny vzájomne pôsobiť. Keď sú superponované, vytvoria zloženú vlnu, ktorej intenzita závisí od fázy každej vlny. Keď je fázový rozdiel medzi dvoma vlnami 180 stupňov, dochádza k maximálnej deštruktívnej interferencii. Keď sú dve vlny vo fáze, dochádza k maximálnej konštruktívnej interferencii. Prostredníctvom javu interferencie možno získať svetlé a tmavé pruhy. Ak sa dve vlny navzájom posilnia, objavia sa svetlé pruhy. Ak sa navzájom vyrušia, objavia sa tmavé pruhy
6. Difrakcia
Fenomén svetelných vĺn, ktoré sa pri prechode cez prekážky alebo úzke štrbiny odchyľujú od svojej priamky, sa nazýva difrakčný jav. Je to výsledok rušenia.
