Kísérleti elemzési technikák – Az elektromágneses sugárzás és az anyag kölcsönhatása
1. Fényelnyelés
Amikor az atomok, molekulák vagy ionok elnyelik a fotonok energiáját, és az alapenergiájuk és a gerjesztett állapot energiája közötti különbség kielégíti a Δ E=mv értéket, az alapállapotból a gerjesztett állapotba kerülnek, és ezt a folyamatot ún. abszorpció. Az abszorpciós spektrumok vizsgálata meghatározhatja a minta összetételét, tartalmát és szerkezetét. Az abszorpciós spektroszkópián alapuló analitikai módszert abszorpciós spektroszkópiának nevezzük.
2. Fénykibocsátás
Amikor egy anyag elnyeli az energiát, és az alapállapotból a gerjesztett állapotba megy át, a gerjesztett állapot instabil, és körülbelül 10-8 másodperc múlva tér vissza az alapállapotba. Ezen a ponton, ha energia szabadul fel fény formájában, ezt a folyamatot emissziónak nevezzük.
3. Fény szórása
Amikor a fény áthalad egy közegen, az emisszió jelensége következik be. Ha a közepes részecskék mérete (például emulziókban, szuszpenziókban, kolloid oldatokban) a fény hullámhosszához hasonló, a kibocsátott fény intenzitása megnő, ami szabad szemmel is látható Tyndall-effektusként. A szórt fény intenzitása fordítottan arányos a beeső fény hosszának négyzetével, és felhasználható polimer molekulák és kolloid részecskék méretének és morfológiájának tanulmányozására. Ha a közeg molekulái kisebbek, mint a fény hullámhossza, Rayleigh M9 emisszió lép fel. Ezt a szórást a fotonok és a molekula molekulák közötti rugalmas ütközések okozzák. Ütközés közben nincs energiacsere, csak a fotonok mozgásának iránya módosul, így a szórt fény frekvenciája változatlan marad, a szórt fény intenzitása pedig fordítottan arányos a beeső fény hullámhosszának negyedik hatványával. Amikor a fotonok nem rugalmasan ütköznek közepes molekulákkal, akkor nemcsak mozgásirányukat változtatják meg, hanem energiát is cserélnek, ami a szórt fény frekvenciájának megváltozását eredményezi. Ezt a szóródási jelenséget Raman-szórásnak nevezik.
4. Reflexió és fénytörés
Amikor a fényt az (1) közegből egy másik közeg határfelületére (2) sugározzák be, a fény egy része megváltoztatja irányát a határfelületen, és visszatér az (1) határfelületre, amit fényvisszaverődésnek neveznek. A fény egy másik része irányt változtat, és r szögben (törési szög) jut a közegbe (2), amit fénytörésnek nevezünk.
5. Interferencia
Bizonyos körülmények között a fényhullámok kölcsönhatásba lépnek egymással. Ha egymásra helyezik őket, összetett hullámot hoznak létre, amelynek intenzitása az egyes hullámok fázisától függ. Ha a két hullám közötti fáziskülönbség 180 fok, akkor a maximális destruktív interferencia lép fel. Amikor a két hullám fázisban van, akkor a legnagyobb konstruktív interferencia lép fel. Az interferencia jelenségen keresztül világos és sötét csíkok érhetők el. Ha két hullám erősíti egymást, fényes csíkok jelennek meg. Ha kioltják egymást, sötét csíkok jelennek meg
6. Diffrakció
Diffrakciós jelenségnek nevezzük azt a jelenséget, amikor a fényhullámok eltérnek az egyenes vonaluktól, amikor akadályokon vagy szűk réseken haladnak át. Ez az interferencia eredménye.
