Spektroskopia świetlna

Spektroskopia świetlna – zespół technik spektroskopowych, w których wykorzystuje się promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie uznawanym za światło, czyli od głębokiego ultrafioletu po daleką podczerwień.

W typowych pomiarach spektroskopii świetlnej pomiar polega na przepuszczeniu lub odbiciu światła o określonym zakresie długości przez próbkę rejestracja powstałego w ten sposób widma poprzez porównanie wyjściowej wiązki światła z wiązką pierwotną.

Istnieją jednak także bardziej złożone techniki spektroskopii świetlnej, takie jak pomiary dichroizmu kołowego, spektroskopia Ramana, laserowa spektroskopia rozproszeniowa, spektrofotometria i wiele innych.

Ogólne odmiany tradycyjnej spektroskopii świetlnej

W zależności od zakresu długości stosowanej fali elektromagnetycznej rozróżnia się:

• Spektroskopię IR – w której stosuje się światło podczerwone. Przechodząc przez próbkę badanej substancji promieniowanie to jest selektywnie pochłaniane na skutek wzbudzania drgań wiązań chemicznych. Dzięki temu w widmie występuje szereg ostrych sygnałów odpowiadających drganiom określonych fragmentów cząsteczki.
• Spektroskopię UV-VIS – w której stosuje się światło z zakresu widzialnego oraz ultrafioletowego. Promieniowanie w tym zakresie jest absorbowane na skutek przejść elektronowych w cząsteczkach.

W zależności od tego czy światło przechodzi przez próbkę czy też się od niej odbija rozróżnia się:

• spektroskopię absorpcyjną – w której widmo powstaje na skutek przejścia wiązki światła przez próbkę, na skutek czego część tego światła jest pochłaniania, a część wydostaje się z próbki;
• spektroskopię odbiciową – w której światło nie przechodzi przez próbkę, która jest całkowicie lub częściowo nieprzeźroczysta, lecz odbija się od jej powierzchni. Kąt odbicia zależy od struktury chemicznej próbki i długości padającego światła. Dzięki temu można ustalać przy pomocy tej metody skład chemiczny samej powierzchni próbki.

Spektroskopia Ramana

Spektroskopia Ramana to technika polegająca na pomiarze promieniowania rozproszenia Ramana, tj. nieelastycznego rozpraszania fotonów.

Spektroskopia ramanowska wzajemnie uzupełnia się ze spektroskopią w podczerwieni. Istnieje tak zwane spektroskopowe kryterium polarności wiązania.

Laserowa spektroskopia rozproszeniowa

Szczególnym przypadkiem spektroskopii świetlnej jest laserowa spektroskopia rozproszeniowa – polegająca na przepuszczaniu wiązki światła z lasera przez roztwór lub zawiesinę.

Wiązka światła laserowego ulega w zawiesinach rozproszeniu na szereg pojedynczych wiązek, które wychodzą z zawiesiny pod różnymi kątami w stosunku do pierwotnej wiązki. Zależność intensywności wychodzącego światła od kąta jego skręcenia w zawiesinie jest liniowa, a współczynnik nachylenia linii tej zależności jest proporcjonalny do rozmiarów drobin, zgodnie z prawem Zimma. Technika ta pozwala na bardzo dokładny pomiar rozmiarów drobin w zawiesinie, a w przypadku roztworów polimerów ich średniej masy cząsteczkowej.