Теплового контроля

Как известно, излучение атомов представляет собой узкие спектральные линии, обусловленные переходом атомов из возбужденных уровней энергии на основные. При наблюдении спектров испускания газов, молекулы которых состоят из двух или нескольких атомов, кроме спектральных линий наблюдаются также излучение в виде спектральных полос, которые состоят из отдельных близко расположенных спектральных линий, что видно при их рассмотрении через спектральные приборы с высокой дисперсией. Наоборот для одноатомных газов и паров металлов наблюдаются только линейчатые спектры. Для наблюдения молекулярных спектров испускания следует по возможности защитить молекулы от сильных возмущающих воздействий окружающих частиц, т.е. наблюдать вещество в газообразном состоянии.

Наиболее хорошо исследованы спектры двухатомных молекул. Многоатомные молекулы представляют собой гораздо менее прочные соединения, так как многообразие взаимных вращений и колебаний отдельных частей молекулы открывает большое число возможностей распада.

Вид линейчатого спектра двухатомной молекулы состоит из ряда спектральных линий, сгрупированных в тесные полосы. Эти полосы расположены с определенной правильностью, образуя системы полос. В свою очередь, системы полос, разбросанные нередко по всему спектру, составляют группу или серию полос.

Наряду с полосатыми спектрами молекул, расположенными в видимой и ультрафиолетовой областях, наблюдаются также и инфракрасные спектры молекул. Опыт показывает, что инфракрасные колебательные спектры газа или пара остаются в большинстве случаев неизменными при исследовании соответствующей жидкости или даже твердого тела.

Это связано с тем, что силы взаимодействия между атомами (внутримолекулярные силы) значительно больше межмолекулярных сил, обуславливающих переход из газообразного в другие агрегатные состояния. Поэтому колебания атомов внутри молекулы происходят практически одинаково как в изолированных молекулах газа, так и в сближенных молекулах жидкости или твердого тела.

Инфракрасные спектры испускания имеют весьма малую интенсивность, поэтому на практике используются ИК-спектры поглощения или как спектры избирательного отражения.

В ИК-спектрах присутствуют очень низкие частоты, соответствующие линия в длиной волны в десятки и сотни микрометров, а также имеются ряд линий с длинами волн в единицы микрометров.

Инфракрасные спектры твердых тел и жидкостей используются для определения структуры их молекул, а спектры газов – для определения вида газа и его концентрации в пробе. Все эти задачи решаются методами инфракрасной спектроскопии. В общем случае различают дисперсионную, недисперсионную и фильтровую ИК-спектроскопию. Способ недисперсионной инфракрасной (ИК) спектроскопии поглощения широко применяется для непрерывного измерения концентрации многих вредных газов (двуокиси серы, окиси углерода, двуокиси углерода окиси азота и других). Этот метод использует явление, заключающееся в том, что все гетероатомные газы (состоящие из различных видов атомов) поглощают ИК-излучение в определенных специфических для каждого газа полосах. При освещении газа инфракрасным излучением происходит смещение энергетического уровня колебательного движения ядер молекул и вращательного движения молекулы в целом вокруг оси, что приводит к поглощению света определенной длины волны, определяемой структурой данной молекулы.