スペクトル＆スペクトロスコピー

分光学と分光分析は、化学や天文学などの分野で広く議論されている2つのテーマです。分光学とスペクトロスコピーの基本原理、類似点、相違点について説明します。

分光学

分光学は、物質と放射エネルギーとの相互作用を研究する方法である。物質と放射線の相互作用を研究する科学と解釈することができる。分光学を理解するためには、まずスペクトルを理解する必要があります。可視光線は電磁波の一種である。電磁波には他にも、X線、マイクロ波、電波、赤外線、紫外線などがあります。これらの波のエネルギーは、波の波長または周波数に依存します。高周波はエネルギーが高く、低周波はエネルギーが低い。光の波は、光子と呼ばれる小さな波の束やエネルギーで構成されています。単色光の場合、光子のエネルギーは一定である。電磁波スペクトルは、光子強度対周波数のグラフである。ある範囲の波長の波が液体や気体を通過するとき、これらの物質中の結合や電子がビーム中の光子の一部を吸収する。あるエネルギーを持った光子しか吸収できないのは、量子力学的な効果によるものです。これは、原子や分子のエネルギー準位図から理解することができる。分光学は、物質の入射、発光、吸収のスペクトルを研究する学問である。

分光法

分光学は、ある特定のスペクトルを研究する学問である。イオンモビリティ分光法、質量分析法、ラザフォード後方散乱分光法、中性子三軸分光法などが主な分光分析の形態である。このような場合、スペクトルは必ずしも強度対周波数のプロットを意味しない。例えば、マススペクトルのスペクトルは、強度（入射粒子数）と粒子質量の曲線である。分光器とは、分光分析を行うための機器である。各装置の動作は、その装置で使用される分光分析の形態に依存します。分光光度計は、物質の反射率や透過率を波長の関数として定量的に測定するものです。可視域の場合、完全な白色光はその領域内のすべての波長を含んでいる。波長570nmの光子を吸収する溶液に白色光を送ったとする。これは、スペクトル中の赤い光子の数が少なくなったことを意味します。これにより、波長に対する強度のグラフにおいて、570nmの強度が空白または減少することになる。ある濃度が既知の場合、通過した光量と投影された光量の比をプロットし、未知の試料からの合成強度を用いて溶液の濃度を決定することができる。