Словарь и короткий справочник физической терминологии (стр. 19 )

И. с. исследует ИК спектры как по­глощения, так и излучения. При про­хождении ИК излучения через в-во происходит его поглощение на ча­стотах, совпадающих с нек-рыми соб­ственными колебат. и вращат. часто­тами молекул или с частотами колеба­ний крист. решётки. В результате интенсивность ИК излучения на этих частотах падает — образуются поло­сы поглощения (рис.). Количеств. связь между интенсивностью I про­шедшего через в-во излучения, ин­тенсивностью I0 падающего излуче­ния и величинами, характеризующими поглощающее в-во, даётся Бугера — Ламберта — Бера законом.

Зависимость интенсивности падающего на в-во I0(ν) и прошедшего через в-во I(ν) из­лучения (ν1 ν2, ν3,...— собственные частоты в-ва, заштрихованные области — полосы поглощения).

На прак­тике обычно ИК спектр поглощения представляют графически в виде за­висимости от частоты v (или длины волны λ=c/ν) ряда величин, характе­ризующих поглощающее в-во: коэфф. пропускания T(ν)=I(ν)/I0(ν); ко­эфф. поглощения A(ν)=1-Т(ν): оп­тич. плотности D (ν)=ln[l/T(ν)] =χ(ν)cl, где χ(ν) — показатель по­глощения, с — концентрация погло­щающего в-ва, l — толщина поглощаю­щего слоя в-ва. Поскольку D (ν) пропорц. χ(ν) и с, она обычно приме­няется для количеств. спектрального анализа. Исследование ИК спектров твёрдых, жидких и газообразных сред обычно производится с помощью разл.

226

ИК спектрометров (см. Спектральные приборы).

Число полос поглощения в спектре ИК излучения, их положение, ширина и форма, величина поглощения опре­деляются структурой и хим. составом поглощающего в-ва и зависят от его агрегатного состояния, темп-ры, дав­ления и др. Поэтому изучение колебательно-вращат. и чисто вращат. спектров методами И. с. позволяет определять структуру молекул, их хим. состав, моменты инерции моле­кул, величины сил, действующих меж­ду атомами в молекуле и др. Вследст­вие однозначности связи между строе­нием молекулы и её мол. спектром И. с. широко используется для ка­честв. и количеств. спектрального анализа. Изменения параметров ИК спектров (смещение полос поглощения, изменение их ширины, формы, величи­ны поглощения), происходящие при переходе из одного агрегатного состоя­ния в другое, при растворении, изме­нении темп-ры, давления, позволяют судить о величине и хар-ре межмоле­кулярных взаимодействий. И. с. также находит применение в исследовании строения ПП материалов, полимеров, биол. объектов и непосредственно жи­вых клеток. Быстродействующие спек­трометры позволяют получать спектры поглощения за доли с и используются при изучении быстропротекающих хим. реакций. Применение специаль­ных зеркальных микроприставок даёт возможность получать спектры погло­щения очень малых объектов, что представляет интерес для биологии и минералогии. И. с. играет большую роль в создании ИК лазеров и иссле­довании их спектров излучения. Ис­пользование в кач-ве источников излу­чения ИК лазеров с перестраиваемой частотой излучения позволяет получать ИК спектры с очень высоким раз­решением (см. Лазерная спектроско­пия).

• См. лит. при ст. Инфракрасное излучение.

.

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (ИК излучение, ИК лучи), электромагнитное излучение, занимающее спектр. область между красным концом види­мого излучения (с длиной волны λ≈0,74 мкм) и KB радиоизлучением (λ~1 — 2 мм). ИК область спектра обычно условно разделяют на ближнюю (0,74—2,5 мкм), среднюю (2,5— 50 мкм) и далёкую (50—2000 мкм). И. и. от­крыто англ. учёным В. Гершелем (1800).

и. (как и видимого излу­чения) может быть линейчатым (излу­чение возбуждённых атомов или ионов, т. е. атомные спектры), непрерывным (спектры излучения нагретых твёр­дых и жидких тел) и полосатым (из­лучение возбуждённых молекул, т. е. молекулярные спектры).

Оптические свойства в-в (прозрач­ность, коэфф. отражения, коэфф. пре­ломления) в И. и., как правило, зна­чительно отличаются от оптич. св-в

тел в видимой и УФ областях. Многие в-ва, прозрачные для видимого света, оказываются непрозрачными в нек-рых областях И. п., и наоборот. Так, слой воды толщиной в неск. см непрозра­чен для И. и. с λ>1 мкм (поэтому вода часто используется как теплозащит­ный фильтр); пластинки Ge и Si, непрозрачные в видимой области, про­зрачны в И. и. (Ge для λ>1,8 мкм, Si для λ>1,0 мкм); чёрная бумага про­зрачна в далёкой ИК области. В-ва, прозрачные для И. и. и непрозрачные для видимого света, используются в кач-ве светофильтров при выделении И. и.

Отражат. способность большинства металлов в И. и. значительно выше, чем в видимом свете, и возрастает с увеличением λ (см. Металлооптика). Напр., коэфф. отражения Al, Au, Ag, Cu для И. и. с λ=10 мкм достигает 98%. Жидкие и твёрдые неметаллич. в-ва обладают в ИК диапазоне λ селективным отражением, причём по­ложение максимумов отражения за­висит от хим. состава в-ва.

Проходя через земную атмосферу, И. и. ослабляется в результате рас­сеяния и поглощения. Азот и кисло­род воздуха не поглощают И. и. и ослабляют его лишь в результате рассеяния, к-рое, однако, для И. и. значительно. меньше, чем для види­мого света. Н2О, СO2, O3 и др. в-ва, имеющиеся в атмосфере, селективно поглощают И. и. Особенно сильно по­глощают И. и. пары воды (полосы поглощения Н2О расположены почти во всей ИК области спектра), а в сред­ней ИК области — СО2. В призем­ных слоях атмосферы в средней ИК

Кривая пропускания атмосферы в области 0,75—14 мкм. «Окна» прозрачности: 2,0—2,5 мкм; 3,2—4,2 мкм; 4,5—5,2 мкм, 8,0 —13,5 мкм. Полосы поглощения с максимумами при λ=0,93; 1,13; 1,40; 1,87; 2,74 мкм принадлежат парим воды; при λ=2,7 и 4,26 мкм — углекислому газу и при λ≈9,5 мкм—озону.

области имеется лишь небольшое чис­ло «окон», прозрачных для И. и. (рис.). Наличие в атмосфере взве­шенных ч-ц дыма, пыли, мелких капель воды (дымка, туман) — приво­дит к дополнит. ослаблению И. и. в ре­зультате рассеяния его на этих ч-цах, причём величина рассеяния зависит от соотношения размеров ч-ц и λ. При малых размерах ч-ц (возд. дымка) И. и. рассеивается меньше, чем види­мое излучение (это используется в ИК фотографии).

и. Мощный источник И. и.— Солнце, ок. 50% его излуче­ния лежит в ИК области. На И. и. приходится значит. доля (от 70 до 80%) энергии излучения ламп нака­ливания с вольфрамовой нитью. И. и.

испускают угольная электрич. дуга и разл. газоразрядные лампы. Для радиац. обогрева помещений приме­няют спирали из нихромовой прово­локи, нагреваемые до темп-ры ~950 К. В научных исследованиях применяют спец. источники И. п.: ленточные воль­фрамовые лампы, штифт Нернста, глобар, ртутные лампы высокого дав­ления и др. Излучение нек-рых лазеров также лежит в ИК области спектра [напр., λ лазеров на неодимовом стек­ле — 1,06 мкм, гелий-неоновых лазе­ров — 1,15 мкм и 3,39 мкм, СО2-лазеров — 10,6 мкм, ПП лазеров на InSb — 5 мкм; лазер на парах Н2O может излучать большое число линий в широкой ИК области, включая да­лёкую (120 и 220 мкм)].

и. основаны на пре­образовании энергии И. и. в др. виды энергии, к-рые могут быть измерены обычными методами. В тепловых при­ёмниках поглощённое И. и. вызывает повышение темп-ры термочувствит. элемента, к-рое и регистрируется. В фотоэлектрич. приёмниках погло­щённое И. и. приводит к появлению или изменению электрич. тока или напряжения. Фотоэлектрич. приём­ники, в отличие от тепловых, явл. селективными, т. е. чувствительными лишь в определ. области спектра. Спец. фотоэмульсии чувствительны к И. и. до λ=1,2 мкм.

и. и. в научных исследованиях, при реше­нии большого числа практич. задач, в военном деле и пр. Спектры испу­скания и поглощения И. и. исследуют с целью изучения структуры электрон­ной оболочки атомов, определения