Litrófsgreining

Eðlisfræðilegur uppruni merkisins

Orka ljóseindar

Fyrir ljóseind gildir E = hν = hc/λ. Ef efni fer milli tveggja ástanda með orkubil ΔE getur ljóseind víxlverkað við skilyrðið ΔE = hν. Stærra orkubil þýðir hærri tíðni og styttri bylgjulengd.

Gleypni, geislun og dreifing

Í gleypnimælingu vantar ákveðnar ljóseindaorkur úr innfallandi geislun þegar sýnið örvast. Í geislun losnar ljóseind þegar kerfið fer niður í orku. Í Raman-dreifingu skiptir lítill hluti ljóseinda orku við sameindasveiflur og tíðnihliðrunin gefur byggingarupplýsingar.

Ekki hvert mögulegt orkubil gefur sterka línu. Valreglur skammtafræðinnar, tengistyrkur og íbúafjöldi ástanda ráða því hvaða umskipti sjást og hversu sterk þau eru.

Lestu rófið áður en toppar eru nefndir

Ásarnir fyrst

Lárétti ásinn getur verið bylgjulengd, tíðni, bylgjutala, orka eða efnahliðrun eftir aðferð. Lóðrétti ásinn getur verið gleypni, gegnsæi, geislunarstyrkur eða svörun skynjara.

Staða, flatarmál og breidd

Toppsetning getur tengst orkugapi eða staðbundnu efnaumhverfi. Flatarmál eða styrkur getur borið magnupplýsingar við rétt skilyrði. Breidd getur komið frá líftíma, árekstrum, hita, tæki eða skörun merkja.

Nafn aðferðar eitt sér útskýrir ekki rófið. Spyrðu fyrst hvað tækið sendir inn, hvað sýnið gerir við geislunina og hvað skynjarinn mælir í raun.

Upplausn og línubreidd

Má aðgreina tvo toppa?

Rófupplausn lýsir getu til að greina nálæg merki. Í ljósfræði er oft notað R = λ/Δλ. Hærra R þýðir að minni munur á bylgjulengd er aðgreinanlegur.

Breidd er líka eðlisfræði

Lína er ekki alltaf örmjó. Náttúruleg breidd tengist endanlegum líftíma, Doppler-breidd hraðadreifingu og þrýstingsbreidd árekstrum. Tækjasvörun bætir síðan eigin breidd við mælinguna.

Mæld lína er oft samvinding svara sýnis og tækis. Því má ekki túlka alla breidd sem eina sameindavirkni án frekari sannprófunar.

Atóm, sameindir og orkukvarðar

Einangruð atóm hafa stök rafeindaorkustig og gefa oft mjóar línur. Sameindir hafa einnig sveiflu- og snúningsfrelsi og geta því myndað bönd eða þéttar línur. Balmer-röð vetnis er klassískt atómdæmi; IR og Raman skoða oft sameindasveiflur. NMR vinnur á miklu minni orkukvarða og nýtir staðbundið segulumhverfi kjarnaspina.

Tækjakeðjan ræður því sem hægt er að sjá

Litrófsmælir hefur geislagjafa eða örvun, sýni, einingu sem aðgreinir orku eða tíðni, skynjara og merkjavinnslu. Raufarbreidd, grind, ljósleið, skynjarasvið og samþættingartími hafa áhrif á upplausn og suð. Kvörðun með þekktum viðmiðum þarf áður en litlar topphliðranir eru túlkaðar efnafræðilega.

Frá merki til magns og auðkenningar

Í gleypnimælingu getur Beer–Lambert-lögmálið A = εbc tengt gleypni við styrk þegar línuleiki og fylkisáhrif eru undir stjórn. Auðkenning ætti að byggja á mörgum einkennum samtímis: toppstöðum, hlutfallsstyrk, mynstri og efnafræðilegu samhengi. Eitt gagnagrunnshögg er ekki sönnun ef upplausn eða bakgrunnur er ófullnægjandi.

Æfingar

1. Orka ljóseindar

Hvað gerist við orku þegar bylgjulengd er helminguð?

2. Upplausn

Tæki vinnur við 600 nm með R = 30 000. Hvert er Δλ?