13.3. Электромагнитный спектр

Мы уже знакомы с различными типами электромагнитного излучения свет — видимый, ультрафиолетовый, инфракрасный, рентгеновские лучи и радиоволны различной длины. Это только часть широкого спектра от гамма-лучей, длины волн которых измеряются долями единиц Ангстрема, до радиоволн, длины волн которых измеряются в метрах и даже километрах. Все эти волны имеют одинаковую скорость распространения см/с. Их частота связана с длиной волны следующим соотношением:

где v - частота, Гц; К — длина волны, см; с — скорость см/с. Чем меньше длина волны, тем больше частота.

Когда пучок электромагнитных волн встречается с веществом, он может либо проходить, либо поглощаться в зависимости от его частоты и от строения молекул вещества. Электромагнитное излучение является энергией, и, следовательно, при поглощении молекула приобретает энергию. Количество приобретенной энергии зависит от частоты излучения: чем выше частота (чем меньше длина волны), тем больше прирост энергии

где прирост энергии, константа Планка частота, Гц.

Таким образом, энергия, поглощенная молекулой, может вызвать колебания или вращение атомов в молекуле или переход электронов на более высокие энергетические уровни. Частота излучения, при которой данная молекула способна поглощать, зависит от изменений в колебательных или вращательных электронных состояниях, которые разрешены для молекулы данного строения. Спектр соединения представляет собой график, показывающий, какая часть электромагнитного излучения поглощается (или пропускается) при каждой частоте. Он может характеризовать строение соединения.