Elektron spektroskopiya Mundarija Kirish I bob. Adabiyotlar sharhi

I BOB. ADABIYOTLAR SHARHI

1.1 Optik analiz usullari

Spektroskopiya materiya va nurlanish orasidagi bogʻliqlikni oʻrganuvchi ilmiy sohadir. Tarixan, spektroskopiya oq yorugʻlikning shaffof jismlardan oʻtayotib, toʻlqin uzunliklari turli boʻlgan ranglarga ajralishini kuzatishdan boshlangan. Keyinchalik ushbu konsept nafaqat koʻrinuvchi yorugʻlik, balki har qanday elektromagnit nurlanishning modda bilan oʻzaro taʼsirlanishini oʻz ichiga qamrab oldi. Spektroskopik maʼlumot odatda spektr yordamida beriladi.

Spektroskopiyaning paydo boʻlishi (I. Nyuton birinchi bor Quyosh nurlarini spektrga ajratgan vaqti) 1666 yillarga toʻgʻri keladi. Asosan, 19-asrning boshidan spektral sistematik ravishda oʻrganilgan. Spektroskopiya maʼlum belgilarga koʻra, mas, elektromagnit toʻlqinlarning toʻlqin uzunligiga koʻra radiospektroskopiya (radiotoʻlqin sohasi), optik spektroskopiya, rentgen spektroskopiyasi va h.k., tekshirilayotgan tizimlarning xiliga qarab atom spektroskopiyasi, molekulyar spektroskopiya va boshqa boʻlimlarga boʻlib qaraladi.

Atom spektroskopiyasi spektrlarni tahlil qilish yoʻli bilan atom elektronlari qobiqlarining tuzilishini aniqlash; spektral chiziqlarning oʻta nozik strukturasini oʻrganish orqali atom yadrolarining momentlari haqida maʼlumotga ega boʻlish; spektral chiziqlarning ravshanligi, yutilishi, kengayishi va surilishi orqali atomlar hosil qilgan muhitning xossalarini oʻrganish bilan shugʻullanadi. Kristallar spektroskopiyasi da kristallardagi energetik holatlar va ular orasidagi oʻtishlarni oʻrganuvchi muhim usullar karaladi. Spektroskopiya elektronli va fononli (panjaraning kvantlangan tebranishlari) boʻladi. Mole kul yar spektroskopiya — har xil jism molekulalaridan tuzilgan murakkab gaz, suyuqlik va qattiq holatdagi moddalarning spektrlarini tekshiradi. Rentgen nurlari spektroskopiyasi moddaning elektron tuzilishini yutilayotgan, chikayotgan rentgen nurlari spektrlari hamda fotoelektron nurlanish spektrlari orqali oʻrganadi [1].

Yadro spektroskopiyasi spektroskopiyaning alohida tadqiqot sohasi hisoblanadi. U atom yadrosining tuzilishi, yadro kuchlari va yadroning turli xossalarini oʻrganadi. Yadro spektroskopiyasini alfa, beta va gamma spektroskopiyasi deyish ham mumkin.

Olmon olimi R.Bunzen o‘zi kashf qilgan gorelkaning issiqlik alangasida moddalarni bug‘ga aylanib, alangani har xil ranglarga bo‘yashini payqadi. Xususan, mis yashil alanga, osh tuzi sariq, stronsiy bo‘lsa to‘q qizil alanga berardi. Gorelkaga moddani quyilsa, alanganing rangi bo‘yicha moddaning tarkibini aniqlash mumkin bo‘ladigandek tuyulardi. Biroq, Bunzen tez orada har xil tarkibli moddalar ba'zi hollarda alangani bir xil bo‘yashini payqab qoldi. Shundan keyin uning yurtdoshi fizik G.Kirxgof alanga yorug‘ligini rangli nurlarni monoxromatik qismlarga ajratadigan shisha prizmadan o‘tkazishni taklif qildi. Litiy hamda stronsiy ta'siridan alanga ko‘zga hammavaqt bir xil rangda - to‘q qizil bo‘lib ko‘rinadi; litiy alangasi yorug‘ligi prizmadan o‘tgandan keyin ikki chiziqqa - ravshan to‘q qizil rangga va uning yonida xira jigarrangga ajraladi. Stronsiy bo‘lsa bitta havorang, ikkita qizil va jigarrang chiziqlarni beradi [2].

1868-yilda farang astronomi J.Jansen va ingliz astrofizigi J.Lokyer Quyosh yorug‘ligini tahlil qilayotganlarida (bir-birlaridan mustaqil ravishda) Quyosh nurlarida noma'lum element spektrini kuzatdilar. Tekshirishlar natijasida esa bu olimlar Yerdan 150 millon km masofada joylashgan yulduzimiz - Quyoshdan, ilgari fanga noma'lum bo‘lgan yangi kimyoviy elementni kashf qildilar. Keyinchalik uning aynan Quyoshdan topilganligi tufayli unga Geliy deb nom berdilar. Bu kashfiyot olimlar uchun koinotdagi osmon jismlari, Quyosh va yulduzlar tarkibini spektral tahlil yordamida aniqlash erasini boshlab berdi. Chunonchi yulduzlar ham, huddi Yer va boshqa sayyoralar kabi atomlardan iborat ekanligi ma'lum bo‘ldi; qolaversa spektrlar bo‘yicha jismlarning harakat tezligini ham aniqlash imkoniyati paydo bo‘ldi. Dopler effekti tufayli harakatlanayotgan manbada, yorug‘lik manbai kuzatuvchidan uzoqlashayotgani yoki, unga yaqinlashayotganiga qarab, spektr tegishlicha uzun yoki qisqa to‘lqin tomon siljiydi.

Kvant mexanikasining rivojlanishida ham spektroskopiyaning ahamiyati ulkan. Shveytsariyalik olim I.Balmergning vodorod spektrini tavsiflovchi formulasini tahlil qilish asnosida Nils Bor atomning birinchi kvant modelini yaratdi.

Olimlar to‘lqin uzunliklarining keng diapazondagi nurlanishi yordamida spektrlar bo‘yicha atom va molekulalarning energiya sathlarini aniqlaydilar. Ionlangan atomlarning spektrlari 0.2-200 nm to‘lqin uzunliklar diapazonida, neytral atomlar va molekulalar 200-700 nm diapazonda nurlanadi. Organik molekulalar spektrlari infraqizil diapazonda joylashgan, atomlarning mustahkam bog‘langan ichki elektronlari energiyasi 100 KeV gacha energiyali ?-kvantlar yordamida tadqiq qilinadi. Atomlarning sathlar orasidagi kichik energiyali o‘tishlaridagi nurlanishlarni olimlar radiotexnika vositalari bilan muvaffaqiyatli tadqiq qiladi.

Lazerlar paydo bo‘lishi bilan spektroskopiyaning yangi bo‘limi - lazer spektroskopiyasi vujudga keldi. o‘zgartiriluvchi chastotali lazerlar yordamida atom yoki molekulaning yetarlicha muayyan sathini uyg‘otishga mos nurlanish chastotasini tanlash mumkin. Bunda, odatdagi manbalarni yorug‘lik bilan uyg‘otishda bo‘lganidek, boshqa kvant holatlar uyg‘otilmaydi. o‘zgartiriluvchi chastotali lazerlar spektral tahlilning chegaraviy sezgirligiga erishish - elementning, aytaylik, 1sm³gaz hajmida 100 atom konsentratsiyali atomlarni oshkor qilish imkonini beradi [3].

Radiospektroskopiya — qattiq, suyuq va gaz holatdagi moddalarni tadqiq qilish usullari majmui. Radiotoʻlqinlarning nurlanishi va rezonans yutilish spektrlarini oʻrganishga asoslanadi. Dastlab (1933) ammiakning inversion (qarang Inversiya) spektrini tadqiq qilishda qoʻllanilgan.

Optik spektroskopiya, infraqizil spektroskopiya va myossbauer uspektroskopiyadan farqli ravishda, radioskopiya energiyaning ichki kvantlari spektroskopiyasi hisoblanadi, shuning uchun unda energiyaning bir-biriga yaqin turgan satxlari orasidagi energiya oʻtishlari tadqiq qilinadi. Radioskopiya usullari tadqiqotlarda foydalaniladigan fizik effektlarga bogʻliq boʻladi. Eng keng tarqalgan usullar; antiferromagnit rezonans, elektron paramagnit rezonans, ferromagnit rezonans, siklotron rezonans, yadroviy magnit rezonans, mikrotoʻlqinlar radioskopiyasi, radioskopiya kvant generatorlar va kuchaytirgichlar, lazerlar, molekulyar generatorlar, aniq vaqt va chastota standartlari va boshqalarning yaratilishiga asos boʻldi [4].

Yorug‘lik tо‘lqini tarqalayotganda ikki muhit chegarasidan qaytish va sinish qonunlari bizlarga ma’lum. Shu bilan birga yorug‘lik tо‘lqini biror bir moddada tarqalayotganda yutilish bilan birga sochiladi ham. Bu hodisani biz kundalik hayotimizda har kuni kuzatamiz. Yorug‘likning atmosferada sochilishi natijasida osmon kо‘m-kо‘k bо‘lib kо‘rinadi. Agar yorug‘lik atmosferada sochilmaganda edi kunduz kuni ham biz quyosh va yulduzlarni qorong‘i osmonda kuzatgan bо‘lar edik.

Umuman elektromagnit tо‘lqinni (radiasiyaning) modda bilan ta’sirini о‘rganadigan fan bu molekulyar spektroskopiyadir. Elektromagnit radiasiya bilan moddaning ta’siri natijasida yutilish va sochilish hodisalari vujudga keladi. Kuzatish obyekti sifatida har xil agregat holatdagi obyektlarni qо‘llash mumkin [5].