Страница:БСЭ-1 Том 29. Интерполяция - Историческое языковедение (1935)-1.pdf/32

Эта страница не была вычитана

Разложение И. л. в спектр и выделение подлежащих исследованию спектральных участков производится спектрографами, спектрометрами и монохроматорами особого устройства! Для устранения хроматической аберрации и поглощения в стеклах линзы в этих спектральных аппаратах обычно заменяются вогнутыми зеркалами.

Обычные стеклянные призмы пригодны для лучей до 1, 5л*. Для лучей до За* употребляются призмы из кварца, до 9 л* — из флюорита, до 16д — из каменной соли, до 21л* — из сильвина. Помимо призм разложение можно производить эшелетами — отражательными диффракционными решотками особого устройства, сосредоточивающими почти всю энергию в спектре какого-нибудь одного порядка.

Длины волн, служащие стандартами в ближайшей инфракрасной области спектра, известны до восьмой значащей цифры, т. е. до 10 ~3 А; по мере удаления к большим длинам волн ошибки измерения быстро возрастают, и в далекой инфракрасной части спектра длина волны обычно определяется с точностью от 0, 1% до 1%.

Исследование спектров излучения и поглощения различных веществ в инфракрасной области представляет громадный научный интерес. По своему происхождению — это обычно молекулярные спектры, возникающие при изменении взаимного расположения составных частей молекулы и связанных с ними электрических зарядов. По форме молекулярные спектры являются полосатыми, т. е., в отличие от линейчатых спектров атомов, состоят из совокупности полос, располагающихся в определенном порядке. При употреблении спектральных приборов достаточной разрушающей силы полосы распадаются на отдельные тонкие линии.

Возникновение инфракрасных молекулярных спектров таково. Кроме поступательного движения молекулы обладают вращением, а также колебаниями отдельных частей относительно друг друга. Последние два вида движения квантуются, т. е. соответствующая им энергия не может меняться непрерывно, но получает лишь отдельные определенные значения. При переходе от одного состояния движения к другому молекула должна поглотить или испустить порцию (квант) энергии, соответствующую разнице энергий конечного и исходного состояния.

По известному соотношению Бора, частота излучаемого света прямо пропорциональна, а длина волны обратно пропорциональна величине излучаемого кванта. Кванты, соответствующие изменениям во вращательном движении молекул, очень малы. Поэтому чисто ротационные спектры, соответствующие изменениям только вращательного движения молекул, состоят из лучей с очень большой длиной волны (от 50 до 400//) и с очень малой частотой. Эти спектры располагаются таким образом в далекой инфракрасной области. Изменения в колебательных движениях молекул могут происходить только при поглощении значительно больших порций энергии. Обычно при излучении энергия колебания комбинируется с энергией вращения молекулы, так что одновременно происходит изменение как того, так и другого вида движения. В результате излучается т. н. ротационно-вибрационный спектр, частота к-рого уже сравнительно велика; он состоит из ряда полос и располагается в ближайшей инфракрасной области спектра.

Положение полос определяется величиной колебательных квантов, т. е. изменениями энергии колебательного движения, структура же полосы определяется различными изменениями вращательного движения, сопровождающими один и тот же колебательный переход.

Из сказанного ясно, что путем изучения структуры молекулярных спектров оказывается возможным исследовать энергетические состояния молекулы и определить, моменты инерциимолекулы, т. е. в конечном счете взаимное расположение ее составных частей; по молекулярным спектрам можно также проследить за изменениями, к-рые происходят при поглощении света в расположении внутримолекулярных масс и в крепости их связей. В частности они дали возможность определять оптическим путем энергию диссоциации молекул.

Структура спектра, как указывалось, зависит от величины масс отдельных атомов, образующих молекулу, а потому будет несколько различна для молекул, содержащих изотопы одного и того же элемента. Таким образом молекулярные спектры дают возможность обнаружения и исследования изотопов. Сказанное относится гл. обр. к спектрам вещества в газообразном состоянии, причем наиболее изученными и теоретически разобранными являются простейшие спектры двухатомных молекул. В жидкостях полосатые спектры не могут быть разложены на отдельные линии, т. к. вследствие сильного действия электрических полей окружающих молекул и громадного числа столкновений, претерпеваемых каждой молекулой, все линии спектра расширяются и, накладываясь друг на друга, образуют сплошную полосу, лишенную структуры. — В твердых кристаллич. телах колебания ионов (т. е. атомов или атомных групп, несущих электрич. заряды) при достаточно высокой t° дают электромагнитные волны длиною от 20 до 200/J, которые можно подвергать непосредственному изучению. Однако гораздо удобнее исследовать собственные частоты ионных колебаний методом остаточных лучей, основанным на том, что волны, соответствующие по частоте естественным колебаниям ионов, интенсивно отражаются от тела.

После нескольких. отражений сплошного спектра от поверхности исследуемого тела в отраженном пучке остается почти исключительно свет с частотой, близкой к частоте колебаний ионов твердого тела. По методу остаточных лучей изучены частоты колебаний ионов каменной соли, сильвина и других кристаллов. Косвенным методом для определения инфракрасных частот служат спектр комбгшационного рассеяния (см.) или спектры Рамана.

В астрофизике исследование инфракрасной части спектра излучения небесных тел дает возможность определить температуру поверхности звезд, а изучение более далекой инфракрасной области позволяет сделать некоторые заключения о температуре планет.

Важное метеорологическое значение имеет абсорбционная способность воды, водяных паров, озона и углекислоты. Входя в состав атмосферы, они поглощают лучи большой длины волны и удерживают 75% излучения земли, максимум к-рого лежит ок. 8—12/z. Примернотаким же образом действуют стекла парников.

Они пропускают коротковолновую радиацию солнца, но не пропускают назад длинноволновую радиацию, исходящую от земли. Из чисто технических применений И. л. следует указать передачу сигналов при плохой прозрачности воздуха и фотографирование завуалированных пылью далей; это объясняется тем, что И. л. рассеиваются мутной средой во много раз меньше, чем лучи видимого света.

Лит.: Lecomte J., Le spectre infrarouge, P., 1928;.

Handbuch d. Physik, Bde XIX und XXI, Bt, 1928—29 (статьи E. Lax u. M. Pirani, Th. Dreisch, A. Laski, R. Mecke); Wien W. und Muller C., Warmestrahlung, в книге: Handbuch d. Experimentalphysik, Band IX. Teil Leipzig, 1929. в, ЛввишН.