Spektra látek

1. Spektra látek Podobné spektrum vzniká také při průchodu bílého světla ohybovou mřížkou.

2. Pro středověkou optiku bylo vysvětlení barev světla a látky velkým problémem. V roce 1672 dokáza lsaac Newton, že se bílé světlo skládá z barevných světel. Barvy byly dříve označovány pouze slovně, což bylo dost nepřesné a subjektivní. V letech 1814-15 zjistil Joseph von Fraunhofer, že ve slunečním spektru existují určité tmavé čáry. Po jejich označení se začaly používat pro určování indexu lomu různých látek (Fraunhofer každé černé čáře přiřadil určitou hodnotu indexu lomu, a tím také její vlnovou délku). V roce 1821-2 Fraunhofer objevil ohyb světla na optické mřížce a Friedrich Magnus Schwerd tento jev vysvětlil z hlediska vlnové optiky. Od té doby v podstatě existuje spektroskopie jako vědní obor. Podařilo se přesně změřit vlnové délky světla, které vyzařuje vodík a helium (což mělo velký význam pro ověřování Bohrova modelu atomu vodíku) a začala se rozvíjet spektrální analýza. Jejími zakladateli byli Gustav Robert Kirchhoff a Robert Bunsen. Všimli si, že každý prvek vyzařuje pro něj charakteristické světlo, a podle vlnových délek tohoto světla jej lze naprosto přesně identifikovat. Později také pomocí spektrální analýzy objevili nové chemické prvky (rubidium a cesium).

3. Spektrální analýzou tedy zjišťujeme vlnové délky světla, které vyzařuje určitý zdroj. Při zjišťování používáme dva typy přístrojů: spektroskop (rozloží složené světlo na jednotlivé barvy) a spektrometr (spektroskop opatřený stupnicí pro odečítání hodnot vlnové délky světla).

4. Spektra látek vznikají buď vyzařováním světla (mluvíme o tzv. emisních spektrech) nebo pohlcování světla (potom mluvíme o tzv. absorpčních spektrech).

5. čárová– spektra, která vyzařují atomy plynů zahřátých na vysoké teploty nebo spektra plynů zářících ve výbojových trubicích; skládají se z jednotlivých barevných čar (úzkých a ostrých) oddělených od sebe tmavými mezerami a jsou charakteristická pro každý prvek.

6. pásová – jsou tvořena velkým množstvím velmi blízkých čar; tyto skupiny vytvářejí charakteristické pásy oddělené temnými pásy; jsou charakteristická pro zářící molekuly látek. Opakem emisních spekter jsou spektra absorpční, která vznikají při průchodu spojitého záření látkou. Každá látka je schopna pohlcovat záření, které sama vyzařuje. Absorpční spektrum je charakteristické tím, že se na pozadí spojitého záření objevují černé čáry, opět charakteristické pro každý prvek. Na rozdíl od emisních spekter nemusíme vzorek látky rozžhavit na velmi vysokou teplotu. Sloučíme-li emisní a absorpční spektrum stejné látky, získáme spektrum spojité.

7. Spektrum slunečního záření se jeví jako spojité, ale ve skutečnosti obsahuje velké množství absorpčních čar (jejich počet se udává kolem 20 000). Vysvětlení je velmi jednoduché: záření z vnitřní vrstvy Slunce – fotosféry – prochází okrajovou vrstvou (chromosférou), která má nižší teplotu, a nastává v ní absorpce záření určitých vlnových délek. Spektrální analýza látky je metoda velmi citlivá, k rozpoznání prvku stačí jeho nepatrné množství. Využívá se např. v astronomii (při určování chemického složení hvězd), v analytické chemii (k analýze látek), v průmyslu, v lékařství, …