بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: مقدمه ای برطیف سنجی مرئی و فرابنفش
اسلاید 3 :
خصوصیات کلی تابش الکترومغناطیسی
اسپکتروسکوپی علمی است که برهمکنش تابش الکترومغناطیسی با ماده را مورد مطالعه قرار می دهد.
تابش الکترومغناطیسی ، بسته های انرژی مجزا به نام فوتون (Photon) است.
تابش الکترومغناطیسی علاوه بر خاصیت ذره ای دارای خاصیت موجی نیز هست.
اسلاید 4 :
خصوصیات کلی تابش الکترومغناطیسی
بر اساس تئوری موجی:
تابش الکترومغناطیسی از دو مؤلفه میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی ساخته شدهاست.
این میدانها در حال انتشار موج در محیط، بر یکدیگر و همچنین بر جهت پیشروی موج عمود هستند.
اسلاید 5 :
خصوصیات کلی تابش الکترومغناطیسی
میدان الکتریکی تابش الکترومغناطیسی در هنگام برهمکنش با ماده، باعث به وجود آمدن پدیده هایی مانند موارد زیر می شود:
عبور(Transmission)
انعکاس (Reflection)
انکسار یا شکست (Refraction)
جذب (Absorption)
اسلاید 6 :
میدان مغناطیسی تابش الکترومغناطیسی
در فرآیند جذب امواج مربوط به فرکانسهای رادیویی در رزونانس مغناطیسی هسته ای (Nuclear Magnetic Resonance) مؤثر است.
شکل زیر مؤلفه های مرتبط با میدان الکتریکی را نشان می دهد.
اسلاید 7 :
دامنه (Amplitude, A) موج:
طول بردار میدان الکتریکی تا نقطه بیشینه (Maximun) موج است.
دوره (Period, p):
زمان لازم در واحد ثانیه برای عبور دو بیشینه یا دو کمینه متوالی از یک نقطه ثابت در فضا، دوره
p ، زمان لازم برای یک نوسان کامل موج است.
اسلاید 8 :
طول موج (Wavelength - λ) :
مسافت بین دو قله یا دو دره متوالی (دو بیشینه یا دو کمینه متوالی) است که واحد آن معمولاً واحد های مشتق شده از متر است.
بسامد ( فرکانس Frequency ):
تعداد نوساناتی است که میدان مغناطیسی در واحد زمانی ثانیه انجام میدهد و با هرتز (Hz) اندازه گیری میشود.
فرکانس برابر (1/p) است.
اسلاید 9 :
عدد موجی (Wavenumber, σ, ):
عدد موجی عکس طول موج است.
واحد عدد موجی cm-1 است.
توان (Power, P) تابش:
انرژی باریکه ای از موج است که در هر ثانیه به سطح معینی می رسد.
شدت (Intensity, I):
توان در واحد زاویه فضایی است. این کمیتها با مجذور دامنه (A) مرتبط اند.
اسلاید 10 :
با سه معادله زیر می توان انرژی یک فوتون را به طول موج و فرکانسش ربط داد:
E= hn: انرژی یک فوتون متناسب با فرکانس است.
E انرژی با واحد (J) و n فرکانس (Hz, s-1) وh ثابت پلانک ( Js34-10×6.63)
ci = n li: طول موج تابش بستگی به خصوصیات محیطی دارد که از آن عبور می کند.
c سرعت نوردر خلاء m s-1) 108 ×3.00) و(l طول موج (m) تابش است.
E= h (c / l)، انرژی یک فوتون، عکس طول موج آن است.
فرکانس یک پرتو، تنها وابسته به منبع تابش آن است و بدون تغییر باقی می ماند.
سرعت تابش بستگی به محیطی دارد که پرتو از آن عبور می کند.
اسلاید 11 :
شکل زیرتغییرات در طول موج هنگام عبور تابش از هوا به شیشه و برعکس را نشان می دهد.
سرعت انتشار تابش الکترومغناطیسی با ورود به محیطهای مادی نسبت به خلأ کاهش می یابد.
این پدیده به علت برهم کنش میدان الکترومغناطیسی تابش با الکترونهای پیوندی موجود در ماده رخ می دهد.
اسلاید 12 :
فرکانس پرتو تابش شده ثابت و از خصوصیات منبع است.
بنابراین طول موج و به تبع آن، سرعت پرتو در هنگام خروج از خلأ و ورود به یک محیط مادی کاهش می یابد.
درشکل زیر می بینیم که طول موج و سرعت پرتو هنگام عبور از هوا به شیشه 30% کاهش می یابد
اسلاید 13 :
طیف الکترومغناطیسی
آنالیزهای اسپکتروشیمیایی: مطالعات کمی و کیفی انجام شده در اثر برهم کنشهای ماده با تابش الکترومغناطیسی است.
این آنالیزها با محدوده وسیعی از فرکانس سروکار دارند.
این محدوده، امواج رادیویی تا پرتوهای گاما را در بر می گیرد.
اسلاید 14 :
طیف الکترومغناطیسی
می توان امواج الکترومغناطیسی را بر حسب فرکانسشان به نامهای گوناگونی خواند:
امواج رادیویی(Radiowaves)
ریزموج(Microwave)
فروسرخ (مادون قرمز، زیر قرمزInfrared, IR )
نور مرئی(Visible,Vis)
فرابنفش(Ultraviolet, UV)
پرتو ایکس(X-ray)
پرتو گاما(γ-ray) .
اسلاید 16 :
با وجود اینکه چشم انسان تنها قادر به رؤیت پرتوهای ناحیه مرئی است ، روشهای اسپکتروسکوپی در نواحی طیفی IR, Vis, UV اغلب روشهای نوری نامیده می شوند.
این امر به علت وجود جنبه های مشابه دستگاهوری (Instrumentation) و شباهت برهم کنشهای تابش الکترومغناطیسی با ماده در این نواحی می باشد.
اسلاید 17 :
حالتهای انرژی مواد و نحوه بر هم کنش نور با ماده در ناحیه فرابنفش / مرئی
تقریبا تمامی الکترونهای موجود در اتم، یون و مولکولها، در دمای اتاق، در پایدار ترین تراز انرژی خود هستند.
در این حالت، ماده در حالت پایه (Ground state) قرار دارد.
اگر به هر نحوی (گرمایی، نوری، الکتریکی، واکنش شیمیایی،.) الکترونهای ماده، برانگیخته شوند، به ترازهای انرژی بالاتر خواهند رفت.
در این حالت ماده در حالت برانگیخته (Excited state)قرار دارد.
اگر انرژی وارد شده در حدی باشد که الکترون از ماده جدا شود، یونیزاسیون رخ می دهد.
اسلاید 18 :
حالتهای انرژی مواد و نحوه بر هم کنش نور با ماده در ناحیه فرابنفش / مرئی
دو فرضیه مهم در تئوری کوانتومی وجود دارد:
فرضیه اول: هر ذره بنیادی (اتمها، یونها و مولکولها) مجموعه منحصر به فردی از حالتهای انرژی دارد که پایین ترین آنها حالت پایه است.
با تغییر حالت انرژی یک گونه، مقدار انرژی مشخص و معینی که متناسب با تفاوت بین ترازهای انرژی اش است، جذب یا ساطع می کند.
اسلاید 19 :
حالتهای انرژی مواد و نحوه بر هم کنش نور با ماده در ناحیه فرابنفش / مرئی
فرضیه دوم:
وقتی که ماده یک تغییر حالت به یک تراز انرژی دیگر انجام می دهد که منجر به جذب یا نشر می شود، در حقیقت یک فرکانس یا طول موج معین از تابش الکترومغناطیسی را جذب یا نشر می کند.
این فرکانس یا طول موج، ویژگی منحصر به فرد ماده است.
برابر است با تفاوت بین دو تراز انرژی که تبادل الکترونی بین آنها اتفاق افتاده است.
E*- E0= hn= h (c / l)
E* انرژی تراز بالاتر و E0 انرژی تراز پایینتر
اسلاید 20 :
حالتهای انرژی مواد و نحوه بر هم کنش نور با ماده در ناحیه فرابنفش / مرئی
جذب در طیف بینی، فرآیندی است که در آن گونه شیمیایی در یک محیط شفاف به طور گزینشی فرکانسهای خاصی از تابش الکترومغناطیس را تضعیف می کند.
در ناحیه فرابنفش / مرئی، انرژی تابش الکترومغناطیسی باعث انتقالات الکترونی در الکترونهای لایه ظرفیت (Valence electrons) می شود.
برای اتمها و یونها در حالت عنصری انرژی هر تراز از حرکت الکترونها اطراف هسته ناشی می شود.
به این حالتهای انرژی، ترازهای انرژی الکترونی (Electronic states) گفته می شود.
