Spektroskopiya

Olmon olimi R.Bunzen o‘zi kashf qilgan gorelkaning issiqlik alangasida moddalarni bug‘ga aylanib, alangani har xil ranglarga bo‘yashini payqadi. Xususan, mis yashil alanga, osh tuzi sariq, stronsiy bo‘lsa to‘q qizil alanga berardi. Gorelkaga moddani quyilsa, alanganing rangi bo‘yicha moddaning tarkibini aniqlash mumkin bo‘ladigandek tuyulardi. Biroq, Bunzen tez orada har xil tarkibli moddalar ba’zi hollarda alangani bir xil bo‘yashini payqab qoldi. Shundan keyin uning yurtdoshi fizik G.Kirxgof alanga yorug‘ligini rangli nurlarni monoxromatik qismlarga ajratadigan shisha prizmadan o‘tkazishni taklif qildi. Litiy hamda stronsiy ta’siridan alanga ko‘zga hammavaqt bir xil rangda — to‘q qizil bo‘lib ko‘rinadi; litiy alangasi yorug‘ligi prizmadan o‘tgandan keyin ikki chiziqqa — ravshan to‘q qizil rangga va uning yonida xira jigarrangga ajraladi. Stronsiy bo‘lsa bitta havorang, ikkita qizil va jigarrang chiziqlarni beradi.

Ma’lum bo‘lishicha, istalgan kimyoviy elementning yorug‘lanuvchi bug‘lari faqat unga xos bo‘lgan spektr — monoxromatik nurlanishlar to‘plamini taratadi. Spektrda ularning har biriga faqat o‘zigagina xos bo‘lgan chiziq taaluqli bo‘lar ekan. Barcha elementlarning spektrlari maxsus jadvallarda aks etgan. Ularda spektral chiziqlarning to‘lqin uzunligi, ketma-ketligi va intensivligi ko‘rsatiladi. Shunday tarzda spektrlar bo‘yicha olimlar nurlanuvchi moddalar tarkibini aniqlash usuliga ega bo‘ldilar. Natijada fizikaning elektromagnit nurlanishlar spektrlarini tadqiq qiluvchi yangi bo‘limi — spektroskopiya vijudga keldi. Bu Kirxgof va Bunzen kimyoviy elementlarning eng dastlabki spektral tahlillarini amalga oshirgan 1859-yilda yuz berdi.

1868-Yilda farang astronomi J.Jansen va ingliz astrofizigi J.Lokyer Quyosh yorug‘ligini tahlil qilayotganlarida (bir-birlaridan mustaqil ravishda) Quyosh nurlarida noma’lum element spektrini kuzatdilar. Tekshirishlar natijasida esa bu olimlar Yerdan 150 millon km masofada joylashgan yulduzimiz — Quyoshdan, ilgari fanga noma’lum bo‘lgan yangi kimyoviy elementni kashf qildilar. Keyinchalik uning aynan Quyoshdan topilganligi tufayli unga Geliy deb nom berdilar. Bu kashfiyot olimlar uchun koinotdagi osmon jismlari, Quyosh va yulduzlar tarkibini spektral tahlil yordamida aniqlash erasini boshlab berdi. Chunonchi yulduzlar ham, huddi Yer va boshqa sayyoralar kabi atomlardan iborat ekanligi ma’lum bo‘ldi; qolaversa spektrlar bo‘yicha jismlarning harakat tezligini ham aniqlash imkoniyati paydo bo‘ldi. Dopler effekti tufayli harakatlanayotgan manbada, yorug‘lik manbai kuzatuvchidan uzoqlashayotgani yoki, unga yaqinlashayotganiga qarab, spektr tegishlicha uzun yoki qisqa to‘lqin tomon siljiydi. Shunday siljish bo‘yicha astronomlar galaktikalarning harakat tezligini o‘lchadilar.

Spektrlar tahlili magnit maydonlarini ham oshkor qilishga imkon beradi. Nurlanuvchi atomlarga magnit maydon ta’sir qilganda chiziq yo‘ldoshlar hosil bo‘ladi.

Kvant mexanikasining rivojlanishida ham spektroskopiyaning ahamiyati ulkan. Shveytsariyalik olim I.Balmergning vodorod spektrini tavsiflovchi formulasini tahlil qilish asnosida Nils Bor atomning birinchi kvant modelini yaratdi.

Olimlar to‘lqin uzunliklarining keng diapazondagi nurlanishi yordamida spektrlar bo‘yicha atom va molekulalarning energiya sathlarini aniqlaydilar. Ionlangan atomlarning spektrlari 0.2-200 nm to‘lqin uzunliklar diapazonida, neytral atomlar va molekulalar 200-700 nm diapazonda nurlanadi. Organik molekulalar spektrlari infraqizil diapazonda joylashgan, atomlarning mustahkam bog‘langan ichki elektronlari energiyasi 100 KeV gacha energiyali ?-kvantlar yordamida tadqiq qilinadi. Atomlarning sathlar orasidagi kichik energiyali o‘tishlaridagi nurlanishlarni olimlar radiotexnika vositalari bilan muvaffaqiyatli tadqiq qiladilar.

Lazerlar paydo bo‘lishi bilan spektroskopiyaning yangi bo‘limi — lazer spektroskopiyasi vujudga keldi. o‘zgartiriluvchi chastotali lazerlar yordamida atom yoki molekulaning yetarlicha muayyan sathini uyg‘otishga mos nurlanish chastotasini tanlash mumkin. Bunda, odatdagi manbalarni yorug‘lik bilan uyg‘otishda bo‘lganidek, boshqa kvant holatlar uyg‘otilmaydi. o‘zgartiriluvchi chastotali lazerlar spektral tahlilning chegaraviy sezgirligiga erishish — elementning, aytaylik, 1sm³ gaz hajmida 100 atom konsentratsiyali atomlarni oshkor qilish imkonini beradi.