Инфракрасные лучи
Инфракрасное излучение

Излучения с линейчатыми и полосатыми спектрами

Излучения с линейчатыми и полосатыми спектрами

Спектры излучения паров металлов в электрической дуге и в пламенах. Пары металла, нагретого в электрической дуге или в пламени, создают спектр излучения, образованный многочисленными полосами, которые бывают расположены в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Эти полосы характеристичны для химических элементов, что и делает возможным эмиссионный спектральный анализ. Последний ведется, впрочем, в настоящее время, главным образом, в ультрафиолетовой области спектра, но его распространение на инфракрасную область может представить интерес для аналитических применений.

Исследования спектральных линий в инфракрасной области привели к важным научным результатам. Линии распределяются сериями, которые можно истолковать в связи со структурой атома. Именно в инфракрасной области спектра можно найти некоторые основные линии спектральных серий, позволяющие вести такие исследования, описание которых выходит, впрочем, из предмета этой книги и о которых мы упоминаем только вскользь.

Типичной лампой, дающей прерывчатый спектр инфракрасных лучей от излучения металлов, является дуговая лампа. Однако электрическая дуга между углями с фитилем, пропитанным солями металлов, или между металлическими электродами, мало целесообразна и редко применяется на практике. Максимум излучения приходится на лучи с длиной волны около 0,8—1,2 мкм для угольной дуги и около 1,5 мкм для дуги с электродами из железа.

Газосветная ртутная лампа, которая является частным случаем дуговой лампы, употребляется, главным образом, для получения ультрафиолетовых лучей, но надо иметь в виду, что она преобразует в инфракрасные лучи большую часть потребляемой ею энергии.

Пары ртути дают в ультрафиолетовой области спектра линии, хорошо известные по возбуждению ими флуоресцирующих веществ (линия 3660 А, которая преобладает в так называемом свете Вуда; резонансная линия 2537 А, которая используется в других источниках). Эти пары дают линии также в видимой области спектра. Наконец, их прерывчатый спектр продолжается в инфракрасной области с интенсивными линиями при 7730, 9260, 10 140, 10200 и 13 000 А, а затем при 4 и 5,5 мкм.
Распределение энергии в излучении этих ламп, достаточно изученное, определено Кобленцом, Дорка и Хагом для американских ламп, работающих при низком давлении, и приведено в табл. 2, в которой указаны значения энергии в относительных единицах, приходящиеся на определенные участки спектра.

Таблица 2

Источник из лучения Энергия относительные еденице
Длина волны мкм
Ультра фиолетовые лучи 0,18-0,35 0,35-0,60 0,60-1,4 1,4-4,2 4,2-12
Дуга с жёлтым пламенем 4,2 25,1 12,2 40,2 19,8
Ртутная газосветная лампа 8,5 9,2 3,2 20,5

58,6

 

Таким образом, ртутная газосветная лампа, в противоположность достаточно хорошо утвердившемуся мнению, испускает пропорционально больше инфракрасных лучей и, главным образом, средних инфракрасных лучей или более длинноволновых, нежели обыкновенная электрическая дуга. Можно поэтому использовать ртутную газосветную лампу как источник инфракрасных лучей, точно такой же как горелка Ауэра, один из наиболее обычных источников для лабораторных исследований ближних и дальних инфракрасных лучей. Именно этот источник позволил Рубенсу и фон Бейеру открыть длинноволновое излучение с X = 313 мкм, а Никольсу и Тиру осуществить связь между электрическими колебаниями и инфракрасными лучами.

Когда происходит электрический разряд в газовой среде, инертной или разреженной, получается излучение с прерывчатым спектром, инфракрасные линии которого представляют значительный интерес. Изучение этих линий позволило решить важные научные проблемы и, с другой стороны, создало возможность использовать их как источник инфракрасного излучения.

Именно таким образом спектральное исследование электрического разряда в гелии и, в особенности, в водороде, который образует открытую Бальмером особую полосу из простых спектральных серий, позволило исправить константы, ранее установленные по отдельным участкам видимой и ультрафиолетовой областей спектра, проверить и пополнить существующие серии и доказать некоторые принципы, такие как принцип комбинации Рица.

Газы, дающие интенсивные линии в инфракрасной области спектра, могут быть использованы для получения более или менее избирательного излучения. Так, неоновые трубки, которые могут быть успешно применены в качестве излучателей инфракрасных лучей, дают многочисленные линии по соседству с видимой областью спектра. Инфракрасный спектр неона был, в частности, исследован Пашеном в 1919 г., а затем Меджерсом и Мериллом. Однако для получения градуировочного спектра предпочитают применять ртутные газосветные лампы.

Излучение нагретых газов

Обычно при рассмотрении излучения нагретых газов речь не идет более, как в предыдущем случае, о явлении люминесценции. Тепловое излучение заимствуется целиком из внутренней энергии вещества в состоянии теплового равновесия. Подробнее...

Избирательное излучение нагретых тел

Многочисленные вещества (окислы, силикаты и др.), нагретые до высокой температуры, излучают избирательно инфракрасные спектральные полосы, наложенные на непрерывный слабый фон. Исследование этих излучений привело, с одной стороны, к проверке закона Кирхгофа, а с другой — к осуществлению полезных источников инфракрасных излучений. Подробнее...