Vikipedi

Spektroskopi

Spektroskopi elektromanyetik radyasyon ile maddenin etkileşiminin radyasyonun dalga boyu veya frekansının bir fonksiyonu olarak ortaya çıkan elektromanyetik spektrumu (tayf) ölçen ve yorumlayan bir çalışma alanıdır.[1][2] Başka bir deyişle, elektromanyetik spektrumun tüm bantlarında görünür ışıktan kaynaklı olarak meydana gelen bir kesin renk çalışmasıdır.

Spektroskopiye bir örnek: Bir prizma, beyaz ışığı bileşen renklerine dağıtarak analiz eder.

Spektroskopi başta elektromanyetik spektrum olmak üzere astronomi, kimya, malzeme bilimi ve fizikte maddenin bileşiminin, fiziksel yapısının ve elektronik yapısının atomik, moleküler veya makro ölçeğinde ya da astronomik mesafelerde araştırılmasına olanak sağlayan temel bir keşif aracıdır.

Tarihsel olarak spektroskopi bir prizma tarafından dağıtılan görünür ışığın gaz fazındaki madde tarafından soğurulmasının dalga boyuna olan bağımlılığının incelenmesi olarak ortaya çıkmıştır. Spektroskopinin güncel uygulamaları tıbbi görüntüleme ve doku analizi alanlarında kullanılmakta olan biyomedikal spektroskopiyi de kapsamaktadır. Madde dalgaları ve akustik dalgalar ışınım enerjisinin formları olarak kullanılabilmekte olup, yakın dönemde kütleçekimsel dalgalar Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) bağlamında bir spektral imzayla ilişkilendirilmiştir.[3]

Giriş

değiştir

Spektroskopi, maddenin yapısı ve özellikleri hakkında bilgi edinmek için spektrografik ekipman ve diğer tekniklerle ölçülen dalga boyu veya frekansının bir fonksiyonu olarak elektromanyetik radyasyonun spektrumları ile ilgilenen bir bilim dalıdır.[4] Spektral ölçüm cihazları spektrometreler, spektrofotometreler, spektrograflar veya spektral analizörler olarak adlandırılır. Laboratuvardaki çoğu spektroskopik analiz, analiz edilecek bir örnekle başlar, ardından ışık spektrumunun istenen herhangi bir aralığından bir ışık kaynağı seçilir, ardından ışık örnekten bir dağılım dizisine (kırınım ızgarası aleti) gider ve bir fotodiyot tarafından yakalanır. Astronomik amaçlar için, teleskop ışık dağılım cihazı ile donatılmış olmalıdır. Bu temel kurulumun kullanılabilecek çeşitli versiyonları bulunmaktadır.

Spektroskopi Isaac Newton tarafından bir prizma vasıtasıyla ışığın parçalara ayrılmasıyla başlamıştır.[5] Aynı zamanda modern optiğin başlangıcı da olan bu gelişimin çalışma alanı, renk olarak bildiğimiz görünür ışığın incelenmesi şeklinde başlamış, daha sonrasında ise James Clerk Maxwell'in çalışmaları neticesinde tüm elektromanyetik spektrumu içerecek biçimde genişlemiştir.[6] Renk spektroskopinin bir parçası olsa da nesnelere gözümüze renk hissi vermek için belirli elektromanyetik dalgaların emilmesini ve yansımasını içeren elementlerin veya nesnelerin rengiyle aynı kavram değildir. Bundan farklı olarak spektroskopi, ışığın bir prizma, kırınım ızgarası veya benzer bir aletle bölünmesini ve her bir farklı element tipine özgü "spektrum" adı verilen belirli bir ayrık çizgi deseninin ortaya çıkmasını inceler. Çoğu element, spektrumlarının incelenmesine olanak sağlayabilmek amacıyla ilk olarak bir gaz fazına konulmaktadır, fakat günümüzde farklı fazlar üzerinde başka yöntemler de kullanılabilmektedir. Prizma benzeri bir aletle içinden geçen ışığı kırdırılan her element, soğutma veya ısıtmaya bağlı olarak ya bir soğurma spektrumu ya da bir emisyon spektrumu sonucunu vermektedir.[7]

Yakın zamana kadar tüm spektroskopi çalışmaları çizgi tayflarının incelenmesini içermekteydi[8] ve çoğu çalışma hala daha bu kapsamda yürütülmektedir.[9] Bununla birlikte, spektroskopideki son gelişmeler sonucunda kimi zamanlarda tayf dağılım tekniği göz ardı edilebilmektedir. Örneğin, biyokimyasal spektroskopide, emilim ve ışık saçılması teknikleri ile biyolojik doku hakkında bilgi toplanabilir. Işık saçılma spektroskopisi, elastik saçılmayı inceleyerek doku yapılarını belirleyen bir yansıma spektroskopisi türüdür.[10] Böyle bir durumda, bir kırınım veya dağılım mekanizması olarak hareket eden dokudur.

Spektroskopi çalışmaları Bohr modeli, Schrödinger denklemi ve Matris mekaniği gibi hidrojenin spektral çizgilerini ortaya çıkaran ilk işlevsel atom modelleri sayesinde hidrojen atomunun spektrum ile tanımlanabilmesiyle ayrık hidrojen spektrumu ile ayrık kuantum sıçramalarını birbiriyle eşleştiren temel argümanları sağlayarak kuantum mekaniğinin gelişiminin merkezinde yer almıştır. Ayrıca, Max Planck'ın bir fotometre kullanarak ışığın dalga boyunu karanlık maddenin sıcaklığıyla karşılaştırılabilmesine imkan veren karanlık madde radyasyonu da spektroskopinin çalışma alanlarından birisidir.[11] Spektroskopi atomların ve moleküllerin kendilerine özgü spektrası bulunması nedeniyle fiziksel ve analitik kimya alanında da kullanılmaktadır. Bunun sonucu olarak bu spektrumlar atomların ve moleküllerin tespit edilmesi, tanımlanması ve miktar bilgilerinin elde edilmesinde kullanılır. Spektroskopi aynı zamanda Dünya'dan uzaktaki nesnelerin algılanmasında ve astronomide kullanılmaktadır. Çoğu araştırma teleskopları bünyelerinde spektrografları barındırmaktadır. Bu şekilde ölçümlenen spektrumlar yıldızlar, kara delikler ve diğer astronomik cisimlerde bulunan elementlerinin sıcaklığı, yoğunluğu ve hızı gibi fiziksel özellikleri ile cismin bileşenlerinin belirlenebilmesine katkı sağlar.[12] Spektroskopinin önemli kullanım alanlarından biri de biyokimyadır. Molekül örnekleri türlerin kimliklendirilmesi ve enerji içeriklerinin analizi için kullanılabilmektedir.[13]

Teori

değiştir

Spektroskopide ana argüman ışığın farklı dalga boylarına ve bu dalga boylarının farklı frekanslara sahip olduğudur. Spektroskopinin önemi Periyodik Tablodaki her bir element, yaydığı veya emdiği ışığın frekansları ile tanımlanan ve ışık kırıldığında elektromanyetik spektrumun aynı kısmında sürekli olarak görünen benzersiz bir ışık spektrumuna sahip olmasıdır. Bu, içinde atom bulunan her şeyle, yani tüm maddelerle ilgili bir çalışma alanı yaratmıştır. Spektroskopi, tüm maddelerin atomik özelliklerini anlamanın anahtarı olmuştur. Bu nedenle spektroskopi, henüz keşfedilmemiş birçok yeni bilim dalının önünü açmıştır. Her atomik elementin kendine özgü bir spektral imzası olduğu fikri, spektroskopinin her biri farklı spektroskopik prosedürlerle ulaşılan belirli bir hedefe sahip çok sayıda alanda kullanılmasını sağlamıştır. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü, hassas ölçümlerle sürekli olarak güncellenen halka açık bir Atomik Spektrum Veritabanı tutmaktadır.[14]

Spektroskopi alanının genişlemesi, elektromanyetik spektrumun herhangi bir bölümünün, kızılötesinden morötesine kadar bir numuneyi analiz etmek için kullanılabilmesi ve bilim insanlarına aynı numune hakkında farklı özellikler sunmasından kaynaklanmaktadır. Örneğin kimyasal analizde en yaygın spektroskopi türleri arasında atomik spektroskopi, kızılötesi spektroskopi, ultraviyole ve görünür spektroskopi, Raman spektroskopisi ve nükleer manyetik rezonans yer almaktadır.[15] Nükleer manyetik rezonansta (NMR), bunun arkasındaki teori, frekansın rezonansa ve ona karşılık gelen rezonans frekansına benzer olmasıdır. Frekansa göre rezonanslar ilk olarak Galileo tarafından ünlü bir şekilde not edilen bir hareket frekansına sahip olan sarkaçlar gibi mekanik sistemlerde karakterize edilmiştir.[16]

Sınıflandırma yöntemleri

değiştir
 
Ultra hassas ESPRESSO spektrografının merkezindeki devasa bir kırınım ızgarası

Spektroskopi, her biri spesifik spektroskopik tekniklerin çok sayıda uygulamasını içeren birçok alt disiplinin mevcut olduğu oldukça geniş bir alandır. Çeşitli uygulamalar ve teknikler çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir.

Işınım enerjisi türleri

değiştir

Spektroskopi türleri, etkileşime dahil olan ışınımsal enerjinin türüne göre ayırt edilir. Birçok uygulamada spektrum, bu enerjinin yoğunluğundaki veya frekansındaki değişiklikler ölçülerek belirlenir. İncelenen ışınımsal enerji türleri şunları içermektedir:

Etkileşimin doğası

değiştir

Spektroskopi türleri, enerji ve malzeme arasındaki etkileşimin doğasına göre de ayırt edilebilir. Bu etkileşimler şunları içerir:[2]

Madde tipleri

değiştir

Spektroskopik çalışmalar, ışıyan enerjinin belirli madde türleriyle etkileşime girmesi amacıyla tasarlanmıştır.

Atomlar

değiştir
 
Atomik spektrum karşılaştırma tablosu, "Analitik kimyanın spektroskopik yöntemleri" (1922).

Atomik spektroskopi, geliştirilen ilk spektroskopi uygulamasıdır. Atomik absorpsiyon spektroskopisi ve atomik emisyon spektroskopisi görünür ve ultraviyole ışığı kullanmaktadır. Genellikle atomik spektral çizgiler olarak adlandırılan bu absorpsiyon ve emisyonlar, bir elektron yörüngesinden diğerine yükselip alçalan dış kabuk elektronlarının oluşturduğu elektron geçişlerinden kaynaklanır. Atomlar ayrıca, iç kabuk elektronlarının uyarılmış durumlara geçmesine atfedilebilecek farklı x-ışını spektrumlarına da sahiptir.

Farklı elementlerin atomları farklı spektrumlara sahiptir ve bu nedenle atomik spektroskopi, bir numunenin element bileşiminin tanımlanmasına ve miktarının belirlenmesine imkân sağlar. Robert Bunsen ve Gustav Kirchhoff spektroskopu icat ettikten sonra emisyon spektrumlarını gözlemleyerek yeni elementler keşfetmişlerdir. Bu atomik soğurma çizgileri güneş spektrumunda gözlemlenir ve kaşiflerinin adıyla Fraunhofer çizgileri olarak anılır. Bu spektrumun kapsamlı bir şekilde açıklanması kuantum mekaniğinin erken dönem başarılarından birini oluşturmuş ve hidrojen spektrumunda gözlemlenen Lamb kaymasını açıklayarak kuantum elektrodinamiğinin gelişmesine yol açmıştır.

Görünür ve ultraviyole geçişlerin incelenmesi için atomik spektroskopinin modern uygulamaları arasında alev emisyon spektroskopisi, indüktif olarak eşleşmiş plazma atomik emisyon spektroskopisi, parıltı deşarj spektroskopisi, mikrodalga kaynaklı plazma spektroskopisi ve kıvılcım veya ark emisyon spektroskopisi bulunmaktadır. X-ışını spektrumlarını incelemek için kullanılan teknikler arasında X-ışını spektroskopisi ve X-ışını floresansı yer almaktadır.

Moleküller

değiştir

Atomların moleküller halinde birleşmesi, benzersiz türde enerjik durumların ve dolayısıyla bu durumlar arasındaki geçişlerin benzersiz spektrumlarının oluşmasına yol açar. Moleküler spektrumlar elektron spin durumları (elektron paramanyetik rezonans), moleküler rotasyonlar, moleküler titreşim ve elektronik hallerden elde edilebilir. Rotasyonlar atom çekirdeklerinin kolektif hareketleridir ve tipik olarak mikrodalga ve milimetre dalga spektral bölgelerinde spektrumlara yol açar. Dönme spektroskopisi ve mikrodalga spektroskopisi eş anlamlıdır. Titreşimler atom çekirdeklerinin göreceli hareketleridir ve hem kızılötesi hem de Raman spektroskopisi ile incelenir. Elektronik uyarımlar görünür ve ultraviyole spektroskopisinin yanı sıra floresan spektroskopisi kullanılarak incelenir.[2][18][19][20][21]

Moleküler spektroskopi alanındaki çalışmalar ilk mazerin geliştirilmesine yol açmış ve daha sonra lazerin geliştirilmesine katkıda bulunmuştur.

Kristaller ve genişletilmiş malzemeler

değiştir

Atomların veya moleküllerin kristaller veya diğer genişletilmiş formlar halinde birleşmesi, ilave enerjik durumların oluşmasına yol açar. Bu durumlar çok sayıdadır ve bu nedenle yüksek bir durum yoğunluğuna sahiptir. Bu yüksek yoğunluk genellikle spektrumları daha zayıf ve daha az belirgin, yani daha geniş yapar. Örneğin, kara cisim radyasyonu bir malzeme içindeki atom ve moleküllerin termal hareketlerinden kaynaklanır. Akustik ve mekanik tepkiler de kolektif hareketlerden kaynaklanır. Bununla birlikte saf kristaller farklı spektral geçişlere sahip olabilir ve kristal düzenlemesi de gözlemlenen moleküler spektrumlar üzerinde bir etkiye sahiptir. Kristallerin düzenli kafes yapısı aynı zamanda x-ışınlarını, elektronları veya nötronları saçarak kristalografik çalışmalara olanak sağlar.

Atom çekirdeği

değiştir

Çekirdekler ayrıca geniş ölçüde ayrılmış ve gama ışını spektrumlarına yol açan farklı enerji durumlarına sahiptir. Farklı nükleer spin durumlarının enerjileri bir manyetik alan tarafından ayrılabilir ve bu da nükleer manyetik rezonans spektroskopisine olanak sağlar.

Diğer tipler

değiştir

Diğer spektroskopi türleri belirli uygulamalar veya uygulamalarla ayırt edilir:

  • Akustik rezonans spektroskopisi, öncelikle duyulabilir ve ultrasonik bölgelerdeki ses dalgalarına dayanır.
  • Auger elektron spektroskopisi, mikro ölçekte malzemelerin yüzeylerini incelemek için kullanılan bir yöntemdir. Genellikle elektron mikroskobu ile bağlantılı olarak kullanılır.
  • Kavite aşağı halka spektroskopisi
  • Dairesel dikroizm spektroskopisi
  • Koherent anti-Stokes Raman spektroskopisi, in vivo spektroskopi ve görüntüleme için yüksek hassasiyete ve güçlü uygulamalara sahip yeni bir tekniktir.[22]
  • Soğuk buhar atomik floresan spektroskopisi
  • Korelasyon spektroskopisi, iki boyutlu NMR spektroskopisinin çeşitli türlerini kapsar.
  • Derin seviye geçiș spektroskopisi, yarı iletken malzemelerdeki elektriksel olarak aktif kusurların konsantrasyonunu ölçer ve parametrelerini analiz eder.
  • Dielektrik spektroskopi
  • Çift polarizasyonlu interferometri, karmaşık kırılma indisinin gerçek ve hayali bileşenlerini ölçer.
  • Geçirimli elektron mikroskopisinde elektron enerji kaybı spektroskopisi.
  • Elektron olgusal spektroskopi, çok bileşenli ve karmaşık moleküler sistemlerin elektronik yapısının fizikokimyasal özelliklerini ve karakteristiklerini ölçer.
  • Elektron paramanyetik rezonans spektroskopisi
  • Kuvvet spektroskopisi
  • Fourier dönüşümlü spektroskopi, interferometreler kullanılarak elde edilen spektrum verilerini işlemek için etkili bir yöntemdir. Fourier-dönüşümlü kızılötesi spektroskopi, kızılötesi spektroskopinin yaygın bir uygulamasıdır. NMR da Fourier dönüşümlerini kullanır.
  • Gama spektroskopisi
  • Hadron spektroskopisi, hadronların enerji/kütle spektrumunu spin, parite ve diğer parçacık özelliklerine göre inceler. Baryon spektroskopisi ve mezon spektroskopisi hadron spektroskopisinin türleridir.
  • Hiperspektral görüntüleme, çevrenin veya çeşitli nesnelerin tam bir resmini oluşturmak için kullanılan bir yöntemdir; her piksel tam bir görünür, görünür yakın kızılötesi, yakın kızılötesi veya kızılötesi spektrum içerir.
  • Elastik olmayan elektron tünelleme spektroskopisi, optik olarak yasaklanmış geçişleri de ölçebilen belirli enerjilerde elastik olmayan elektron-titreşim etkileşimi nedeniyle akımdaki değişiklikleri kullanır.
  • Elastik olmayan nötron saçılması Raman spektroskopisine benzer, ancak fotonlar yerine nötronları kullanır.
  • Lazer kaynaklı plazma spektrometrisi olarak da adlandırılan lazer kaynaklı parçalanma spektroskopisi
  • Lazer spektroskopisi, atomik veya moleküler türlerin seçici olarak uyarılması için ayarlanabilir lazerler[23] ve optik parametrik osilatörler[24] gibi diğer tutarlı emisyon kaynaklarını kullanır.
  • Işık saçılma spektroskopisi (LSS), mukozal dokuyu incelemek ve erken kanser ve prekanseri tespit etmek amacıyla epitel hücrelerindeki morfolojik değişiklikleri değerlendirmek için tipik olarak kullanılan spektroskopik bir tekniktir.[10][25]
  • Kütle spektroskopisi, kütle ölçümü için kullanılan tarihsel bir terimdir. Mevcut durumda tavsiye edilen ikinci terimin kullanılmasıdır.[26] "Kütle spektroskopisi" terimi, iyonları tespit etmek için fosfor ekranların kullanılmasıyla ortaya çıkmıştır.
  • Mössbauer spektroskopisi, gama ışınlarının rezonans emilimini analiz ederek farklı atomik ortamlardaki belirli izotopik çekirdeklerin özelliklerini araştırır. Ayrıca bakınız Mössbauer etkisi.
  • Çok değişkenli optik hesaplama, genellikle zorlu ortamlarda kullanılan ve kimyasal bilgileri bir spektrumdan analog çıktı olarak doğrudan hesaplayan tamamen optik bir sıkıştırılmış algılama tekniğidir.
  • Nötron spin eko spektroskopisi proteinlerdeki ve diğer yumuşak madde sistemlerindeki iç dinamikleri ölçer.
  • Nükleer kuadrupol rezonansı, manyetik alan yokluğunda elektrik alan gradyanının (EFG) NMR'si ile aracılık edilen bir kimyasal spektroskopi yöntemidir.
  • Bozulmuş açısal korelasyon (PAC), kristallerdeki (yoğun madde) ve biyo-moleküllerdeki elektrik ve manyetik alanları (hiper ince etkileşimler) incelemek için radyoaktif çekirdekleri prob olarak kullanır.
  • Fotoakustik spektroskopi, radyasyonun emilmesi üzerine üretilen ses dalgalarını ölçer.
  • Fotoemisyon spektroskopisi
  • Fototermal spektroskopi, radyasyonun emilmesi üzerine ortaya çıkan ısıyı ölçer.
  • Pompa prob spektroskopisi, femtosaniye zaman ölçeğinde reaksiyon ara maddelerini ölçmek için ultra hızlı lazer darbeleri kullanabilir.
  • Raman optik aktivite spektroskopisi, moleküllerdeki kiral merkezler hakkında ayrıntılı bilgi ortaya çıkarmak için Raman saçılması ve optik aktivite etkilerinden yararlanır.
  • Raman spektroskopisi
  • Doyurulmuş emme spektroskopi
  • Taramalı tünelleme spektroskopisi
  • Spektrofotometri
  • Spin gürültüsü spektroskopisi elektronik ve nükleer spinlerin kendiliğinden dalgalanmalarını izler.[27]
  • Zaman çözümlü spektroskopi, çeşitli spektroskopik yöntemler kullanarak uyarılmış durumların bozunma hızlarını ölçer.
  • Süre gerilimli spektroskopi[28][29]
  • Termal kızılötesi spektroskopi, malzemelerden ve yüzeylerden yayılan termal radyasyonu ölçer ve bir numunede bulunan bağların türünü ve bunların kafes ortamını belirlemek için kullanılır. Bu teknikler organik kimyacılar, mineraloglar ve gezegen bilimciler tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır.
  • Geçici ızgara spektroskopisi kuasipartikül yayılımını ölçer. Işınlandıklarında metalik malzemelerdeki değişiklikleri izleyebilir.
  • Ultraviyole fotoelektron spektroskopisi
  • Ultraviyole-görünür spektroskopi
  • Titreşimsel dairesel dikroizm spektroskopisi
  • Video spektroskopisi
  • X-ışını fotoelektron spektroskopisi

Uygulamalar

değiştir
 
UVES, Çok Büyük Teleskop üzerindeki yüksek çözünürlüklü bir spektrograftır.[30]

Spektroskopinin tıp, fizik, kimya ve astronomi alanlarında çeşitli uygulamaları vardır. Absorbans ve astronomi emisyon özelliklerinden yararlanarak, spektroskopi doğanın belirli durumlarını tanımlamak için kullanılabilir. Spektroskopinin çok farklı alanlarda ve çok farklı uygulamalar için kullanılması, özel bilimsel alt alanların ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bunlara örnek olarak şunlar verilebilir:

  • Bir numunenin atomik yapısının belirlenmesi[31]
  • Güneş ve uzak galaksilerin spektral emisyon çizgilerinin incelenmesi[32]
  • Uzay araştırmaları
  • Optik fiberler kullanarak kompozitlerin kürlenmesinin izlenmesi.
  • Yakın kızılötesi spektroskopisi kullanarak yıpranmış ahşabın maruz kalma sürelerinin tahmin edilmesi.[33]
  • Gıda örneklerindeki farklı bileşiklerin hem görünür hem de kızılötesi spektrumda absorpsiyon spektroskopisi ile ölçülmesi.
  • Kan örneklerinde toksik bileşiklerin ölçümü
  • X-ışını floresanı ile tahribatsız element analizi.
  • Çeşitli spektroskoplarla elektronik yapı araştırması.
  • Uzaktaki bir nesnenin hızını ve süratini belirlemek için kırmızıya kayma
  • Bir kasın metabolik yapısının belirlenmesi
  • Tatlı su ve deniz ekosistemlerinde çözünmüş oksijen içeriğinin izlenmesi
  • Etkinliği artırmak için ilaçların yapısının değiştirilmesi
  • Proteinlerin karakterizasyonu
  • Hastanelerde solunum gazı analizi[7]
  • Relativistik Doppler etkisini kullanarak uzaktaki bir yıldızın veya yakındaki bir ötegezegenin fiziksel özelliklerini bulmak.[34]
  • In-ovo cinsiyetlendirme: spektroskopi, yumurtadan çıkarken yumurtanın cinsiyetinin belirlenmesini sağlar. Fransız ve Alman şirketleri tarafından geliştirilen bu yöntemle, her iki ülke de 2022 yılında çoğunlukla bir maseratör aracılığıyla yapılan civciv itlafını yasaklamaya karar vermiştir.[35]

Tarihi

değiştir
Ana madde: Spektroskopi tarihi

Spektroskopinin tarihi Isaac Newton'un optik deneyleri (1666-1672) ile başlamıştır. Andrew Fraknoi ve David Morrison'a göre, "Isaac Newton 1672'de Royal Society'ye sunduğu ilk makalede, güneş ışığının küçük bir delikten ve ardından bir prizmadan geçmesine izin verdiği bir deneyi anlattı. Newton, bize beyaz görünen güneş ışığının aslında gökkuşağının tüm renklerinin bir karışımından oluştuğunu buldu."[36] Newton, beyaz ışığı oluşturmak için birleşerek gökkuşağını oluşturan ve beyaz ışık bir prizmadan geçirildiğinde ortaya çıkan renkleri tanımlamak için "spektrum" kelimesini kullanmıştır.

Fraknoi ve Morrison, "1802'de William Hyde Wollaston, Güneş'in spektrumunu bir ekrana odaklamak için bir mercek içeren gelişmiş bir spektrometre yaptı. Kullanım sonrasında Wollaston, renklerin eşit bir şekilde yayılmadığını, bunun yerine spektrumda koyu bantlar olarak görünen eksik renk lekeleri olduğunu fark etti."[36] 1800'lerin başında Joseph von Fraunhofer, spektroskopinin daha kesin ve nicel bir bilimsel teknik haline gelmesini sağlayan dağıtıcı spektrometrelerle deneysel ilerlemeler kaydetti. O zamandan beri spektroskopi kimya, fizik ve astronomide önemli bir rol oynadı ve oynamaya devam ediyor. Fraknoi ve Morrison'a göre, "Daha sonra, 1815'te Alman fizikçi Joseph Fraunhofer da güneş spektrumunu incelemiş ve günümüzde Fraunhofer çizgileri veya Soğurma çizgileri olarak bilinen bu tür yaklaşık 600 karanlık çizgi (eksik renkler) bulmuştur."[36]

Kuantum mekaniği sistemlerinde, benzer rezonans, bir sistemin, örneğin bir atomun, foton gibi salınımlı bir enerji kaynağı aracılığıyla iki kuantum mekaniksel durağan durumunun birbirine bağlanmasıdır. İki durumun birbirine bağlanması, kaynağın enerjisi iki durum arasındaki enerji farkıyla eşleştiğinde en güçlü halini alır. Bir fotonun E enerjisi, h'nin Planck sabiti olduğu E = hν ile frekansı ν ile ilişkilidir ve bu nedenle foton frekansına karşı sistem tepkisinin bir spektrumu rezonans frekansında veya enerjisinde tepe yapacaktır. Elektronlar ve nötronlar gibi parçacıklar, kinetik enerjileri ile dalga boyları ve frekansları arasında benzer bir ilişkiye, de Broglie ilişkilerine sahiptir ve bu nedenle rezonans etkileşimlerini de uyarabilirler.

Atom ve moleküllerin spektrumları genellikle, her biri iki farklı kuantum durumu arasındaki bir rezonansı temsil eden bir dizi spektral çizgiden oluşur. Bu serilerin ve bunlarla ilişkili spektral modellerin açıklanması, kuantum mekaniğinin gelişimini ve kabulünü sağlayan deneysel muammalardan biriydi. Özellikle hidrojen spektral serisi ilk olarak hidrojen atomunun Rutherford-Bohr kuantum modeli ile başarılı bir şekilde açıklanmıştır. Bazı durumlarda spektral çizgiler iyi ayrılır ve ayırt edilebilir, ancak enerji durumlarının yoğunluğu yeterince yüksekse spektral çizgiler üst üste gelebilir ve tek bir geçiş gibi görünebilir. İsimlendirilen çizgi serileri arasında ana, keskin, dağınık ve temel seriler bulunur.

Ayrıca bakınız

değiştir

Kaynakça

değiştir
  1. ^ Duckett, Simon; Gilbert, Bruce (2000). Foundations of Spectroscopy. Oxford Science Publications. ISBN 978-0198503354. 
  2. ^ a b c Crouch, Stanley R.; Skoog, Douglas A.; Holler, F. J. (2007). Principles of instrumental analysis. Australia: Thomson Brooks/Cole. ISBN 9780495012016. 9 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  3. ^ Bartusiak, Marcia (27 Haziran 2017), "Einstein's Unfinished Symphony: The Story of a Gamble, Two Black Holes, and a New Age of Astronomy", Einstein’s Unfinished Symphony (İngilizce), Yale University Press, doi:10.12987/9780300228120, ISBN 9780300228120, OCLC 1039140043, 22 Mayıs 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi, erişim tarihi: 22 Mayıs 2023  Google Books 14 Haziran 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
  4. ^ The Oxford American College Dictionary. G.P. Putnam's Sons. 2002. ISBN 9780399144158. OCLC 48965005. 15 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  5. ^ Cohen, I. Bernard (1987). "The Newtonian Scientific Revolution and Its Intellectual Significance". Bulletin of the American Academy of Arts and Sciences. 41 (3): 16-42. doi:10.2307/3823825. ISSN 0002-712X. 30 Ekim 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  6. ^ "1861: James Clerk Maxwell's greatest year". King's College London. 18 Nisan 2011. 22 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Mart 2013. 
  7. ^ a b "Spectroscopy". PASCO scientific (İngilizce). 14 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  8. ^ Sutton, M. A. (1974). "Sir John Herschel and the Development of Spectroscopy in Britain". The British Journal for the History of Science. 7 (1): 42-60. ISSN 0007-0874. 30 Ekim 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  9. ^ Lazić, Dejan. “Introduction to Raman Microscopy/Spectroscopy.” Application of Molecular Methods and Raman Microscopy/Spectroscopy in Agricultural Sciences and Food Technology, edited by Dejan Lazić et al., Ubiquity Press, 2019, pp. 143–50, http://www.jstor.org/stable/j.ctvmd85qp.12 14 Haziran 2023 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..
  10. ^ a b Perelman, L. T.; Backman, V.; Wallace, M.; Zonios, G.; Manoharan, R.; Nusrat, A.; Shields, S.; Seiler, M.; Lima, C.; Hamano, T.; Itzkan, I.; Van Dam, J.; Crawford, J. M.; Feld, M. S. (19 Ocak 1998). "Observation of Periodic Fine Structure in Reflectance from Biological Tissue: A New Technique for Measuring Nuclear Size Distribution". Physical Review Letters. 80 (3): 627-630. Bibcode:1998PhRvL..80..627P. doi:10.1103/PhysRevLett.80.627. 
  11. ^ Kumar, Manjit. Quantum: Einstein, Bohr, and the great debate about the nature of reality / Manjit Kumar.—1st American ed., 2008. Chap.1.
  12. ^ "Spectra - Introduction". imagine.gsfc.nasa.gov. 21 Eylül 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ekim 2023. 
  13. ^ "Basic Spectroscopy". photobiology.info. 14 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ekim 2023. 
  14. ^ "Atomic Spectra Database". NIST (İngilizce). 21 Temmuz 2009. 13 Ekim 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  15. ^ says, Keerthana Rajamohan (10 Temmuz 2018). "The Different Types of Spectroscopy for Chemical Analysis". AZoOptics.com (İngilizce). 6 Ekim 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ekim 2023. 
  16. ^ Isaac Asimov, Understanding Physics, Vol. 1, p.108.
  17. ^ Mariani, Z.; Strong, K.; Wolff, M.; Rowe, P.; Walden, V.; Fogal, P. F.; Duck, T.; Lesins, G.; Turner, D. S.; Cox, C.; Eloranta, E.; Drummond, J. R.; Roy, C.; Turner, D. D.; Hudak, D.; Lindenmaier, I. A. (2012). "Infrared measurements in the Arctic using two Atmospheric Emitted Radiance Interferometers". Atmospheric Measurement Techniques. 5 (2): 329-344. Bibcode:2012AMT.....5..329M. doi:10.5194/amt-5-329-2012  . 
  18. ^ Kroto, H. W. (1975). Molecular Rotation Spectra. Wiley. ISBN 9780471508533. OCLC 793428. 9 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  19. ^ "Molecular Symmetry and Spectroscopy". Volumes Publishing (İngilizce). 9 Temmuz 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  20. ^ Papoušek, Dušan; Aliev, Mamed Ragimovich (1982). Molecular Vibrational-rotational Spectra: Theory and Applications of High Resolution Infrared, Microwave, and Raman Spectroscopy of Polyatomic Molecules. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company. ISBN 9780444997371. OCLC 7278301. 9 Temmuz 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  21. ^ Wilson, Edgar B.; Decius, John C.; Cross, Paul C. (1 Mart 1980). Molecular Vibrations: The Theory of Infrared and Raman Vibrational Spectra. Courier Corporation. ISBN 9780486639413. OCLC 1023249001. 9 Haziran 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  22. ^ Evans, C. L.; Xie, X. S. (2008). "Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Microscopy: Chemical Imaging for Biology and Medicine". Annual Review of Analytical Chemistry. 1: 883-909. Bibcode:2008ARAC....1..883E. doi:10.1146/annurev.anchem.1.031207.112754. PMID 20636101. 
  23. ^ W. Demtröder, Laser Spectroscopy, 3rd Ed. (Springer, 2003).
  24. ^ Brian Orr; J. G. Haub; Y. He; R. T. White (2016). "Spectroscopic Applications of Pulsed Tunable Optical Parametric Oscillators". F. J. Duarte (Ed.). Tunable Laser Applications (3.3yayıncı=CRC Press bas.). Boca Raton. ss. 17-142. ISBN 978-1-4822-6106-6. 
  25. ^ Backman, V.; Wallace, M. B.; Perelman, L. T.; Arendt, J. T.; Gurjar, R.; Müller, M. G.; Zhang, Q.; Zonios, G.; Kline, E.; McGillican, T.; Shapshay, S.; Valdez, T.; Badizadegan, K.; Crawford, J. M.; Fitzmaurice, M. (July 2000). "Detection of preinvasive cancer cells". Nature (İngilizce). 406 (6791): 35-36. doi:10.1038/35017638. ISSN 1476-4687. PMID 10894529. 9 Temmuz 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  26. ^ Murray, Kermit K.; Boyd, Robert K.; Eberlin, Marcos N.; Langley, G. John; Li, Liang; Naito, Yasuhide (2013). "Definitions of terms relating to mass spectrometry (IUPAC Recommendations 2013)". Pure and Applied Chemistry. 85 (7): 1. doi:10.1351/PAC-REC-06-04-06  . ISSN 0033-4545. 6 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  27. ^ N. A. Sinitsyn; Y. V. Pershin (2016). "The theory of spin noise spectroscopy: a review". Reports on Progress in Physics. 79 (10): 106501. arXiv:1603.06858 $2. Bibcode:2016RPPh...79j6501S. doi:10.1088/0034-4885/79/10/106501. PMID 27615689. 
  28. ^ Solli, D. R.; Chou, J.; Jalali, B. (2008). "Amplified wavelength–time transformation for real-time spectroscopy". Nature Photonics. 2 (1): 48-51. Bibcode:2008NaPho...2...48S. doi:10.1038/nphoton.2007.253. 
  29. ^ Chou, Jason; Solli, Daniel R.; Jalali, Bahram (2008). "Real-time spectroscopy with subgigahertz resolution using amplified dispersive Fourier transformation". Applied Physics Letters. 92 (11): 111102. arXiv:0803.1654 $2. Bibcode:2008ApPhL..92k1102C. doi:10.1063/1.2896652. 
  30. ^ "Media advisory: Press Conference to Announce Major Result from Brazilian Astronomers". ESO Announcement. 2 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Ağustos 2013. 
  31. ^ Sir Charles Wheatstone FRS: 1802–1875 (2.2 author = Brian Bowers bas.). IET. 2001. ss. 207-208. ISBN 978-0-85296-103-2. 
  32. ^ Brand, John C. D. (1995). Lines of Light: The Sources of Dispersive Spectroscopy, 1800 – 1930. Gordon and Breach Publishers. s. 57. ISBN 978-2884491624. 
  33. ^ Wang, Xiping; Wacker, James P. (2006). "Using NIR Spectroscopy to Predict Weathered Wood Exposure Times" (PDF). WTCE 2006 – 9th World Conference on Timber Engineering. 1 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  34. ^ Sher, D. (1968). "The Relativistic Doppler Effect". Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 62: 105. Bibcode:1968JRASC..62..105S. 
  35. ^ "Germany and France Will Stop Chick Culling". 22 Temmuz 2021. 12 Ağustos 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 
  36. ^ a b c Andrew Fraknoi; David Morrison (13 Ekim 2016). "OpenStax Astronomy". 6 Mart 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Ekim 2023. 

Kaynakça

değiştir

Dış bağlantılar

değiştir
 
Vikisöz'de Spektroskopi ile ilgili sözleri bulabilirsiniz.
 
Vikisözlük'te spektroskopi ile ilgili tanım bulabilirsiniz.
 
Wikimedia Commons'ta Spectroscopy ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır.
"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Spektroskopi&oldid=34175990" sayfasından alınmıştır