2) Излучение и поглощение света.
Излучение — испускание и распространение энергии в виде волн и частиц.
Для того чтобы атом начал излучать, ему необходимо передать определенную энергию. Излучая, атом теряет полученную энергию, и для непрерывного свечения вещества необходим приток энергии к его атомам извне.
Наиболее простой и распространенный вид излучения – это тепловое излучение, при котором потери атомами энергии на излучение света компенсируются за счет энергии теплового движения атомов (или молекул) излучающего тела. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся атомы. При столкновении быстрых атомов (или молекул) друг с другом часть их кинетической энергии превращается в энергию возбуждения атомов, которые затем излучают свет.
Тепловым источником излучения является Солнце, а также обычная лампа накаливания. Лампа очень удобный, но малоэкономичный источник. Лишь около 12% всей энергии, выделяемой в нити лампы электрическим током, преобразуется в энергию света. Наконец, тепловым источником света является пламя. Крупинки сажи (не успевшие сгореть частицы топлива) раскаляются за счет энергии, выделяющейся при сгорании топлива, и испускают свет.
Поглощение света — уменьшение интенсивности оптического излучения при прохождении через какую-либо среду за счёт взаимодействия с ней, в результате которого световая энергия переходит в другие виды энергии или в оптическое излучение др. спектрального состава. Основным законом поглощения света, связывающим интенсивность I пучка света, прошедшего слой поглощающей среды толщиной l с интенсивностью падающего пучка I0, является закон Бугера 
Не зависящий от интенсивности света коэф. 
наз. показателем поглощения, причём 
как правило, различен для разных длин волн 
Зависимость 
от длины волны света 
называется спектром поглощения вещества.
3) Спектры. Основы спектрального анализа.
Спектр электромагнитного излучения, упорядоченная по длинам совокупность монохроматических волн, на которую разлагается свет или иное электромагнитное излучение. Типичный пример спектра — хорошо известная всем радуга.
В состав видимого света входят монохроматические волны с различными значениями длин. В излучении нагретых тел (нить лампы накаливания) длины волн непрерывно заполняют весь диапазон видимого света. Такое излучение называется белым светом. Свет, испускаемый, например, газоразрядными лампами и многими другими источниками, содержит в своем составе отдельные монохроматические составляющие с некоторыми выделенными значениями длин волн. Совокупность монохроматических компонент в излучении называется спектром. Белый свет имеет непрерывный спектр, излучение источников, в которых свет испускается атомами вещества, имеет дискретный спектр.
Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа. Атомный и молекулярный спектральный анализы позволяют определять элементный и молекулярный состав вещества, соответственно. В эмиссионном и абсорбционном методах состав определяется по спектрам испускания и поглощения. Масс-спектрометрический анализ осуществляется по спектрам масс атомарных или молекулярных ионов и позволяет определять изотопный состав объекта.
- Принцип работы: Атомы каждого химического элемента имеют строго определённые резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.
4) Равновесное излучение.
Равновесное излучение, то же, что тепловое излучение. Тепловое излучение — это электромагнитное излучение, которое возникает за счет энергии вращательного и колебательного движения атомов и молекул в составе вещества. Тепловое излучение характерно для всех тел, которые имеют температуру, превышающую температуру абсолютного нуля. Тепловое излучение может находиться в состоянии термодинамического равновесия с нагретыми телами.
5) Абсолютно черное тело.
Абсолютно черное тело — понятие теории теплового излучения, означающее тело, которое полностью поглощает любое падающее на его поверхность электромагнитное излучение, независимо от температуры этого тела.
Для абсолютно черного тела поглощательная способность (отношение поглощённой энергии к энергии падающего излучения) равна 1 при излучениях всех частот, направлений распространения и поляризаций. Плотность энергии и спектральный состав излучения, испускаемого единицей поверхности абсолютно черного тела (излучения абсолютно черного тела, чёрного излучения), зависят только от его температуры, но не от природы излучающего вещества.
Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.
Формула Планка — формула, описывающая кривую распределеия энергии в спектре абсолютно черного тела температурой T:
, где
Дж*сек — постоянная Планка, 
м — скорость света, 
Дж/К — постоянная Больцмана.
7) Индуцированное излучение.
Индуцированное излучение — испускание электромагнитных волн атомами, молекулами и другими частицами вещества, находящимися в неравновесном, состоянии под действием внешнего вынуждающего излучения. Вынужденное излучение это тоже самое, что индуцированное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет те же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными (согласованные).
Источник
1. Физическая природа света. Излучение и поглощение света. Спектры, спектральный анализ.
Свет – поток элементарных частиц – фотонов, т.е. квантов электромагнитного поля, частоты которых соответствуют видимой части спектра.
Свет – электромагнитная волна, подчиняющаяся классической (неквантовой) теории электромагнетизма Максвелла.
Электромагнитные волны — это поперечные волны (волны сдвига), в которых вектора напряжённостей электрического и магнитного полей колеблются перпендикулярно направлению распространения волны, но они существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приемнику, в том числе и через вакуум.
Излучение света атомами не происходит непрерывно. Атом – осциллятор, в котором «+» и «–» заряды связаны квазиупругими силами. За счёт энергии, полученной, например, при соударении с другим атомом, в нём возбуждаются собственные колебания, и он в течение некоторого времени излучает электромагнитную волну.
Электромагнитное излучение – электромагнитные волны, возбуждаемые заряженными частицами, атомами, молекулами, антеннами и пр. В зависимости от длины волны различают гамма-излучение, рентгеновское, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны и низкочастотные электромагнитные колебания.
Поглощение света – уменьшение интенсивности оптического излучения (света), проходящего через материальную среду, за счёт процессов его взаимодействия со средой. Световая энергия при поглощении света переходит в различные формы внутренней энергии среды. Она может быть затрачена на возбуждение колебаний электронов.
Основной закон, описывающий поглощение света — закон Бугера: I(l) = I0e — kl , где I0 — интенсивность входящего пучка, l — толщина слоя вещества, через которое проходит свет, k — показатель поглощения (коэффициент, характеризующий свойства вещества и зависящий от длины волны λ поглощаемого света). Физический смысл закона состоит в том, что показатель поглощения не зависит от I и l, и что поглощенная энергия пропорциональна числу поглощающих частиц на пути световой волны. Коэффициент поглощения существенно зависит от частоты световой волны. Коэффициент поглощения есть величина, обратная толщине слоя, про прохождении которого интенсивность света убывает в e раз. Величина как поглощенной, так и рассеянной энергии увеличивается с ростом амплитуды вынужденных колебаний, поэтому наиболее сильное поглощение наблюдается при резонансе – коэффициент поглощения имеет максимумы на частотах, равных частотам собственных колебаний осцилляторов среды.
У изолированных атомов частоты собственных колебаний оптических электронов приходятся на видимую и ультрафиолетовую части спектра и отстоят сравнительно далеко друг от друга, поэтому в разреженных парах металлов, в которых атомы практически не взаимодействуют, зависимость k от частоты имеет вид узких пиков (линии поглощения), вне которых k=0.
У газов, состоящих из молекул, вместо узких линий наблюдаются довольно широкие полосы поглощения, в пределах которых k существенно отличен от нуля. Полосы поглощения, обусловленные колебаниями ионов, появляются в инфракрасной области спектра. С повышением давления полосы расширяются; в жидкостях и твердых телах имеют сложный характер.
Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектров. Физическая основа спектрального анализа — спектроскопия атомов и молекул. Атомный спектральный анализ определяет элементный состав образца по атомным (ионным) спектрам испускания и поглощения, молекулярный спектральный анализ — молекулярный состав веществ по молекулярным спектрам поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния света. Эмиссионный спектральный анализ производят по спектрам испускания атомов, ионов и молекул, возбуждённым различными источниками электромагнитного излучения в диапазоне от γ-излучения до микроволнового. Абсорбционный спектральный анализ осуществляют по спектрам поглощения электромагнитного излучения анализируемыми объектами (атомами, молекулами, ионами вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях).
Источник