Основные характеристики электромагнитного излучения
Электромагнитное излучение имеет следующие основные параметры: длину волны X, частоту v или волновое число v и соответствующую им энергию излучения Е.
Длина волны есть расстояние, которое проходит волна за время одного периода. Основными единицами измерения длин волн в ультрафиолетовой и видимой областях являются нанометры (1нм = 10 4 м), в инфракрасной области - микрометры (1 мкм = КГ6 м). Длина волны зависит от показателя преломления среды, в которой распространяется излучение. Скорость распространения излучения в различных средах различна, поэтому для характеристики определённого участка спектра используют частоты или волновые числа, которые не зависят от среды.
Частота излучения v есть число колебаний в одну секунду; она равна отношению скорости распространения излучения (скорости света с) к длине волны v = с/Х.
Частота измеряется в обратных секундах с’1 или герцах (1 Гц= 1 с'1).
Волновое число v показывает, какое число длин волн приходится на 1 см пути излучения в вакууме (рис. 1.1) и определяется соотношением
Рис. 1.1. Длина волны соответствует расстоянию АВ; волновое число - число волн, приходящееся на 1 см. CD; частота - число волн, проходящих через фиксированную точку С в единицу времени
Волновое число измеряется в обратных сантиметрах (см '), длина волны X - в микрометрах (мкм), следовательно, в вакууме длине волны 4000 А соответствует волновое число v = 25 000 см4.
Волновое число связано с частотой излучения:
где с - скорость света в вакууме ((с я 3 ? 10s м/с).
Энергия излучения
где h - постоянная Планка (h = 6,62 • 10 31 Дж • с).
Набор длин волн (или частот) представляет собой спектр излучения.
Деление электромагнитного спектра на ряд областей является достаточно условным и связано, главным образом, со способом получения и регистрацией излучения различных длин волн (или частот) и с использованием различных оптических материалов. Инфракрасная область спектра подразделяется на несколько диапазонов согласно применяемым оптическим материалам, которые должны быть прозрачны в данной области спектра:
- 1) область 0,8...2,0 мкм - ближняя инфракрасная область, для которой в качестве оптических материалов используются кварц и кварцевое стекло;
- 2) область 2...40 мкм - средняя (фундаментальная) инфракрасная область, где в качестве оптических материалов используются щелочногалоидные кристаллы (LiF, NaCl, KBr, Csl в виде монокристаллов или порошков). В данной области спектра проводятся исследования минералов и органических соединений (в современных приборах солевая оптика заменена дифракционными решетками);
- 3) область до 200 мкм - далекая инфракрасная область, в которой при помощи дифракционных решеток исследуются некоторые неорганические соединения.
В различных современных приборах, применяемых для регистрации спектров инфракрасного поглощения минералов, обычно используют поглощение инфракрасного излучения в области 2,5...25 мкм (4000...400 см'1).
