СПЕКТРОСКОПИЯ

СПЕКТРОСКОПИЯ — раздел физики, изучающий качественный и количественный состав спектров электромагнитного излучения. Методами С. исследуют уровни энергии атомов, молекул и образованных ими макросистем, а также возможные переходы между уровнями энергии (см. спектральный анализ (см.), широко используемый в медицине.

В зависимости от природы энергетических уровней, участвующих в образовании спектров, различают электронную С. (видимая и ультрафиолетовая С.), колебательную и вращательную С. (инфракрасная, комбинационного рассеяния, микроволновая С. и радиоспектроскопия), радиоспектроскопию парамагнитного и ядерного магнитного резонанса (см. Ядерный магнитный резонанс) и другие виды С, В зависимости от природы исследуемого объекта выделяют атомную, молекулярную и электронную С. Молекулярные спектры могут исследоваться в рамках практически всех разделов С., в то время как анализ атомных спектров входит в задачи преимущественно электронной С.

Существенно расширились возможности спектроскопической техники в связи с созданием лазеров (см. Лазер). Разработаны методы С. резонансного комбинационного рассеяния и оптической доплеровской С. В частности, с помощью метода оптической.доплеровской С. возможно непрерывное наблюдение за перемещением молекул, макромолекул, цитоплазматических структур в живых клетках, а также изучение действия лекарственных и других веществ на клетку и т. д.

С. проводится с помощью разнообразных спектральных приборов. Их классифицируют по различным признакам: способу диспергирования (разложения) света, методу регистрации спектра, рабочей области (диапазону) спектра и др.

По способу диспергирования электромагнитного излучения на монохроматические составляющие и их последующей регистрации различают призменные спектральные приборы (основаны на зависимости показателя преломления материала призмы от длины волны) и дифракционные спектральные приборы, использующие зависимость угла дифракции света от длины волны (см. Оптика).

По методу регистрации спектральные приборы делят на спектроскопы (регистрация спектра осуществляется визуально), спектрографы (регистрация спектров ведется на фотоэмульсии), спектрометры (регистрируют абсолютные интенсивности спектров) и спектрофотометры (регистрируют спектры поглощения в процентах пропускания или единицах оптической плотности), кванто-метры, или полихроматоры,— приборы с фотоэлектрической регистрацией, используемые для проведения быстрого эмиссионного анализа соединений.

В зависимости от диапазона измерений спектральные приборы делят на спектрометры и спектрографы для коротковолновой области УФ (диапазон 10 — 200 нм); спектрографы, спектрометры и спектрофотометры для У Ф и видимой части спектра (200—760 нм); спеьгтрометры и спектрофотометры для ближней инфракрасной (2—50 мкм) и дальней инфракрасной области спектра (50—1000 мкм).

Относительно самостоятельной областью С. является изучение спектров поглощения электромагнитной энергии в микро- и радиодиапазонах длин волн частицами (атомы, молекулы, ионы), обладающими магнитным моментом (см. Ядерный магнитный резонанс).

Широко используется ряд своеобразных гибридных спектроскопических методов, таких, в частности, как фотоакустическая С., при к-рой образец облучают светом (в ультрафиолетовой, видимой или ближней инфракрасной областях), модулированным звуковой частотой. В процессе безызлучательного перехода системы в основное состояние возникают колебания давления в газовой среде, окружающей образец, улавливаемые микрофоном как акустические сигналы.

С.— универсальный метод качественного и количественного анализа состава вещества, изучения его строения, свойств и других параметров. Методы атомной С. позволяют определять элементы, входящие в состав вещества, в частности содержание тех или иных ионов в сыворотке, моче и других биол. жидкостях (эмиссионный и атомно-абсорбционный спектральный анализ). Молекулярная С. используется с целью идентификации веществ, количественного анализа (определения содержания в пробе ферментов, витаминов, гормонов, белков, нуклеиновых к-т, углеводов. липидов, ионов и пр.), изучения кинетики хим. и биохим. реакций.

С помощью методов ядерного магнитного резонанса и инфракрасной С. проводится определение строения органических молекул, их пространственной структуры, механизмов и кинетики биохим. реакций. Методом электронного парамагнитного резонанса выявляют промежуточные свободно-радикальные продукты, изучают механизм повреждения биол. тканей (см. Радикалы свободные) и т. д. С помощью гамма-резонансной С. изучают структурные превращения железосодержащих белков, в частности при заболевании крови человека. Метод фотоакустической С. используют для изучения сильно рассеивающих свет образцов, в т. ч. интактного биол. материала (клеточных органелл, клеток, тканей и органов).

См. также Спектрофотометрия.

Библиография: Грибов Л. А. Введение в молекулярную спектроскопию, М., 1976; Зайдель А. Н., Островская Г. В. и Островский Ю. И. Техника и практика спектроскопии, М., 1976; Ландсберг Г. С. Оптика. М., 1976; Славин У. Атомно-абсорбционная спектроскопия, пер. с англ., Л., 1975, библиогр.; Фрайфелдер Д. Физическая биохимия, пер. с англ., с. 383, М., 1980.

Р. Р. Лидеман.