Question

Какие виды спектров изучают в спектральном анализе?

Answer 1

Виды спектров.

        Спектральный состав излучения различных веществ весьма разнообразен. Но, несмотря на это, все спектры, как показывает опыт, можно разделить на три сильно отличающихся друг от друга типа.

Непрерывные спектры.

Солнечный спектр или спектр дугового фонаря является непрерывным. Это означает, что в спектре представлены все длины волн. В спектре нет разрывов, и на экране спектрографа  можно видеть сплошную разноцветную полосу.

         Распределение энергии по частотам, т.е. спектральная плотность интенсивности излучения, для различных тел различно. Например, тело с очень черной поверхностью излучает электромагнитные волны всех частот, но кривая зависимости спектральной плотности от частоты имеет максимум при определенной частоте vmax. Энергия излучения, приходящаяся на очень малые (v → 0) и очень большие (v → ∞) частоты, ничтожно мала. При повышении температуры максимум спектральной плотности излучения смещается в сторону коротких волн.

       Непрерывные (или сплошные) спектры, как показывает опыт, дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также плотные газы. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры.

        Характер непрерывного спектра и сам факт его существования определяются не только свойствами отдельных излучающих атомов, но и в сильной степени зависят от взаимодействия атомов друг с другом.

         Непрерывный спектр дает также высокотемпературная плазма. Электромагнитные волны излучаются плазмой в основном при столкновении электронов с ионами.

Линейчатые спектры.

Внесем в бледное пламя газовой горелки кусочек асбеста, смоченного раствором обыкновенной поваренной соли. При наблюдении пламени в спектроскоп на фоне едва различимого непрерывного спектра пламени вспыхнет ярко желтая линия. Эту желтую линию дают пары натрия, которые образуются при расщеплении молекул поваренной соли в пламени. На спектроскопе также можно увидеть частокол цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами. Такие спектры называются линейчатыми. Наличие линейчатого спектра означает, что вещество излучает свет только вполне определенных длин волн (точнее, в определенных очень узких спектральных интервалах). Каждая из линий имеет конечную ширину.

            Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный, основной тип спектров.

          Изолированные атомы данного химического элемента излучают строго определенные длины волн.

          Обычно для наблюдения линейчатых спектров используют свечение паров вещества в пламени или свечение газового разряда в трубке, наполненной исследуемым газом.

           При увеличении плотности атомарного газа отдельные спектральные линии расширяются и, наконец при очень большой плотности газа, когда взаимодействие атомов становится существенным, эти линии перекрывают друг друга, образуя непрерывный спектр. 

Полосатые спектры.

Полосатый спектр состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. С помощью очень хорошего спектрального аппарата можно обнаружить, что каждая полоса представляет собой совокупность большого числа очень тесно расположенных линий. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом. 
Для наблюдения молекулярных спектров так же, как и для наблюдения линейчатых спектров, обычно используют свечение паров в пламени или свечение газового разряда.

Спектры поглощения.

Все вещества, атомы которых находятся в возбужденном состоянии, излучают световые волны, энергия которых определенным образом распределена по длинам волн. Поглощение света веществом также зависит от длины волны. Так, красное стекло пропускает волны, соответствующие красному свету (l»8·10-5 см), и поглощает все остальные. 
Если пропускать белый свет сквозь холодный, неизлучающий газ, то на фоне непрерывного спектра источника появляются темные линии. Газ поглощает наиболее интенсивно свет как раз тех длин волн, которые он испускает в сильно нагретом состоянии. Темные линии на фоне непрерывного спектра - это линии поглощения, образующие в совокупности спектр поглощения.

Спектральный анализ.

                  Линейчатые спектры играют особо важную роль, потому что их структура прямо связана со строением атома. Ведь эти спектры со

Answer 2

В спектральном анализе изучают различные виды спектров, в зависимости от типа измеряемого сигнала и метода анализа. Некоторые из наиболее распространенных видов спектров, которые изучают в спектральном анализе, включают:

1. Спектр амплитуды (амплитудный спектр): показывает амплитуду (или мощность) сигнала в зависимости от частоты. Этот вид спектра позволяет определить, какие частоты присутствуют в сигнале и с какой амплитудой.

2. Спектр фазы (фазовый спектр): отображает фазовую информацию сигнала в зависимости от частоты. Фаза определяет смещение или сдвиг сигнала по времени относительно точки отсчета и может быть важной для определенных приложений.

3. Спектр частоты (частотный спектр): показывает, какая часть сигнала содержит энергию на определенных частотах. Этот вид спектра обычно представляет собой двухсторонний спектр, который отображает положительные и отрицательные частоты.

4. Спектр времени (временной спектр): отображает изменение амплитуды или фазы сигнала во времени. Временной спектр может помочь идентифицировать изменения в сигнале со временем или определить продолжительность событий.

5. Спектр мощности (мощностной спектр): представляет собой квадрат амплитудного спектра и показывает распределение энергии сигнала по частотам.

6. Спектр корреляции: позволяет изучать взаимосвязь между двумя сигналами, показывая, как сигналы коррелируют друг с другом в зависимости от задержки или смещения.

Это лишь некоторые примеры видов спектров, изучаемых в спектральном анализе. В зависимости от конкретной задачи или области применения могут использоваться и другие виды спектров или их комбинации.