Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
ходе ЛЮМИИЄСЦЄНцИИ. В. А. Никитин.
СПЕКТРОФЛУОРОМЕТР — спектрометр, предназначенный для измерений и регистрации времени затухания люминесценции при разл. длинах волн оптич. излучения.
СПЕКТРОФОТОМЕТР — спектральний прибор для измерений фотометрич. параметров и характеристик веществ, сред и тел путём определения отношеиия двух потоков оптич. излучения — потока, падающего иа образец, и потока, взаимодействовавшего с образцом (отражённого или прошедшего через него). Cm. Спектрофотометри,Я. В. А. Никитин.
СПЕКТРОФОТОМЕТРИ Я — совокупность методов фо-тометрировання потоков оптич. излучения от источников излучения или после его взаимодействии с образцами в зависимости от длины волны; объединяет разделы спектрометрии, фотометрии и метрологии. С. источников излучения наз. спектрорадиоме т-р и е й; она занимается измерениями энергетнч. характеристик излучения и излучателей (потока силы света, светимости, яркости, освещённости и т. п.). В узком смысле под С. понимают теорию н методологию измерений фотометрич. характеристик образца, безразмерных коэф., определяемых отношением потоков: X = Ф/Фв (где Ф0 — поток, падающий на образец, Ф — поток, наблюдаемый после взаимодействия с образцом); в зависимости от направлений освещения и наблюдения величина X — коэф. пропускания, отражения или рассеяния. Специфич. случай С.— метод нарушенного полного внутреннего отражения.
Значения коэф. X зависят не только от свойств измеряемого образца — оптич. постоянных (преломления показателя п и главного показателя поглощения и), однородности, формы и состояния поверхности, HO и от длины волны X и условий измерения [направлений освещения и наблюдения ф, положения освещаемого участка на образце (я), поляризации, темп-ры]. Поэтому один и тот же образец может иметь разные значения X в разных условиях измерений.
В прецизионной С. твёрдых материалов и покрытий для правильной интерпретации результатов измерений в некогерентном излучении вводится представление о многомерной аппаратной функции измерений (АФИ) А (X, ф, х). Ширина АФИ по координатам X, ф, х соответствует спектральному (6Х), угловому (бф) и пространственному (бх) интервалам, выделяемым в данной схеме измерений. Каждое измеренное значение X и его погрешность ДХ рассматриваются как результат операции свёртки многомерных ф-ций Х(Х, ф, х) * j4(Я, го, х) в данных конкретных условиях, описываемых комбинацией параметров X, ф, х, 6Х, бф, Ьх (при известных поляризации и темп-ре) с соответствующими допусками по каждому из параметров.-
- Функциональные зависимости X от параметров X, ф, х Ъ26 измеряются так: один из параметров сканируется, а
два других фиксированы. Так получаются ф-ции распределения — спектры X(X), индикатрисы Х(<р), топограммы Х(х). Эти распределения тем ближе к истинному, чем меньше ширины АФИ 6Х, бф, бх, использованные прн измерениях; уменьшение же ширины АФИ лимитируется энергетически, т. к* потоки излучения Ф и Ф0 пропорц. геометрическому фактору G os бЯ(бф)а(бх)*. Это приводит к альтернативному соотношению между случайными погрешностями из-за шумов и систематич. погрешностями из-за конечности ширин АФИ.
Теоретически для идеально однородного материала с топограммой Х(х) = const и при хорошо известных зависимостях его оптич. характеристии от длины волны л(Х) и X(X) можно рассчитать X(X) и Х(ф) по Френеля формулам для поглощающих сред, ио их применение ограничено несовершенством формы и структуры реальных образцов. Эксперим. топограммы хорошо отполированных пластинок (зеркал) свидетельствуют об остаточных неоднородностях ~ 10~3—IO-2, причём их распределения заметно зависят от времени. Этот предел «идеальности» поверхности эталонов и стандартных образцов из оптич. материалов в конечном счёте ограничивает и точность спектрофотометрич. исследований твёрдых тел в целом.
В С. жидкостей модельное описание процесса измерений значительно упрощается, т. к. обычио применяются уинфициров. схемы измерений: во всех серийных
спектрофотометрах почти параллельный пучок падает по нормали иа типовую кювету с исследуемой жидкостью.
Вещества в газовой фазе в С. не исследуются.
Оси. прибор, используемый в С.,— спектрофотометр (см. Спектральные приборы). Об измерениях в когерентном лазерном излучении см. в ст. Фотометрия импульсная.
Лит. CM. при ст. Спектрометрия, Спектральные приборы.
В. А. Никитин.
СПЕКТРЫ КРИСТАЛЛОВ — спектры поглощения, люминесценции, рассеяния, фотопроводимости кристаллов в широком диапазоне длин воли. Наиб, информативны С. к. в оптич. диапазоне. По С. к. изучают частотные зависимости характеристик поглощения, рассеяния и люминесценции кристаллов (см. Спектроскопия кристаллов), а также поляризац. зависимости (см. Поля-риметрия).
С. к. обусловлены квантовыми переходами между уровнями энергии, принадлежащими как оси. веществу кристалла, так и его примесям. Эти переходы могут быть связаны с изменением только энергетнч. состояния электронов (электронные спектры) или только энергий колебат. состояний атомов кристаллич. структуры (фоноиные спектры), а также с их одноврем. изменением. Электронные С. к. обусловлены электронными переходами между уровнями энергии атомов осн. вещества и примесей. Электронные уровни оси. вещества образуют энергетнч. зоны (см. Зонная теория). Верхняя заполненная зона иаз. валентной, а няжняя пустая — зоной проводимости. Межзошше электронные переходы образуют интенсивные полосы поглощения с коэф. поглощения до 10е см'1 — т. н. основное или фундаментальное поглощение. ДВ-край полосы фундам. поглощения соответствует ширине запрещённой зоны. Частотная зависимость края фундам. поглощения определяется структурой зоны (т. е. плотностью энер-гетич. состояний вблизи диа зоны проводимости и потолка валентной зоны), а также тем, являются ли переходы между зонами прямыми — без участия фоиоиов или происходят с участием фононов. Исследование края фундам. поглощения несёт, таким образом, информацию о структуре зон.
