Физическая энциклопедия - инфракрасная спектроскопия

(ИК спектроскопия), раздел оптич. спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в ИК области спектра (см. ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ). И. с. занимается гл. обр. изучением молекулярных спектров, т. к. в ИК области расположено большинство колебат. и вращат. спектров молекул.

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(n) и прошедшего через в-во I(n) излучения (n1 n2, n3,...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 l=c/n) ряда величин, характеризующих поглощающее в-во: коэфф. пропускания T(n)=I(n)/I0(n); коэфф. поглощения A(n)=1-Т(n): оптич. плотности D (n)=ln(l/T(n)) =c(n)cl, где c(n) показатель поглощения, с концентрация поглощающего в-ва, l толщина поглощающего слоя в-ва. Поскольку D (n) пропорц. c(n) и с, она обычно применяется для количеств. спектрального анализа. Исследование ИК спектров твёрдых, жидких и газообразных сред обычно производится с помощью разл. 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). .