1.2 Оптикалық сәулелену энергиясының спектрде үлестірілуі

Спектрдің оптикалық диапазоны үш түрлі сәулелерден тұрады:

а) толқын ұзындығы 10…380 нанометр (10^-9 м) аралығындағы интевалда жататын ультракүлгін сәулелер;

б) толқын ұзындығы 380…770 нанометр (нм) аралығындағы интевалда жататын көрінерлік сәулелер;

в) толқын ұзындығы 770 нм-ден 1,0 мм аралығындағы интевалда жататын инфрақызыл сәулелер.

Бұл сәулелердің ішінде көрінерлік сәуледе шығарудың адамзат тіршілік әрекетіндегі маңызы зор. Өйткені көрінерлік сәулелену кеңістікте жөн табуға, қоршаған ортадағы заттардың түстерін ажыратуға, қажетті технологиялық операцияларды орындауға мүмкіншілік береді. Тағамдық азықтар мен энергетикалық ресурстар (көмір, мұнай, газ және т.б.) да күннің көрінерлік сәулеленуінің өсімдіктерде үзіліссіз өтетін фотосинтез арқылы біздің планетаға әсер етуінің нәтижесі болып табылады.

Күннің көрінерлік сәулеленуі ақ түсті жарық ретінде көрінгенімен бір текті емес. Күн сәулесінің спектрі үздіксіз (тұтас) болып табылады. Бұл- спектрде көрінерлік сәулеленуді құрайтын барлық толқын ұзындықтары бар деген сөз. Көрінерлік сәулеленуді құрайтын монохромат, яғни белгілі бір ғана толқын ұзындығы болатын, әр түсті сәулелердің шекаралары айқын болмайды. Әр түсті сәулелер бірінен біріне бірқалыпты ауысып отырады. Шартпенен сегіз ерекше түстерді бөліп айтуға және олардың толқындар ұзындығын көрсетуге болады (1.1 кесте).

Ультракүлгін сәулелену (УК сәулелену) көру бейнесін туғызбайды, ол көрінбейді. УК сәулелену толқындар ұзындығына байланысты адамдарға, жануарларға, өсімдіктерге, бактерияларға және басқа объектілерге әр түрлі әсер етеді. УК сәулелену толқын ұзындығына байланысты үш облысқа бөлінеді: А облысы – 380…315 нм; В облысы – 315…280 нм; С облысы – 280 нанометрден қысқа.

1. кесте – Монохромат сәулелер толқындарының ұзындығы

Түс	Толқын ұзындығы, нм		Түс	Толқын ұзындығы, нм
Күлгін	380…450		Сары-жасыл	550…575
Көк	450…480		Сары	575…585
Көгілдір	480…510		Қызғылт-сары	585…620
Жасыл	510…550		Қызыл	620…760

А облысына жататын сәулелену ұзын толқынды сәулелену деп аталады. Бұл сәулелену зерттелетін заттардың жарық шығаруын қоздырады, сондықтан люминесценттік анализ тәсілімен заттардың сапасын анықтауға пайдаланылады.

В облысына жататын сәулелену орташа толқынды деп аталатын УК сәулелену адам мен жануарларға күшті және әр түрлі биологиялық әсер етеді. Бұл сәулеленудің әсерінен адам мен малдардың терісі қызарады. Оны эритем деп атайды. Сәулеленудің тірі организмдерге эритемдік әсері жалпы жағымдылығымен (пайдалығымен) сипатталады. Сонымен қатар В облысты сәулелену рахитке қарсы әсер етеді. Осы сәулелену әсерінің нәтижесінен провитамин организмге пайдалы Д₂ витаминге айналады.

С облысына жататын қысқа толқынды УК сәулелену бактерицидтік әсер көрсетеді, яғни ауру туғызатын бактерияларды жояды. Бұл сәулелену бөлмелерді, ыдыстарды және суды зарарсыздандыруға қолданылады. Бірақ ол көзторы мен теріге орасан зор әсер етеді және бүлдіреді.

Толқын ұзындығы 200 нм-ден қысқа келетін УК сәулелену атмосферада жақсы жұтылады және вакуумдік УК сәулелену деп аталады.

Көз қабылдай алмайтын инфрақызыл толқындардың ұзындықтары қызыл жарық толқындарының ұзындығынан артық болады. Инфрақызыл сәулелену (ИҚ сәулелену) фотондарының энергиясы УК және көрінерлік сәулеленулер фотондарының энергиясынан кіші келеді. ИҚ сәулелену спектрін де үш облысқа бөледі: ИҚ-А (780…1400 нм); ИҚ-В (1400…3000 нм); ИҚ-С (3000…10⁶ нм). ИҚ сәулеленуді кез келген қыздырылған дене, тіпті жарықталынбаса да, шығарады. Спектрдің осы телімінің ерекшелігі ИҚ сәулелердің жылулық әсер етуі болып табылады.

Сәулелену көздерінің сәуле шығару спектрі, яғни толқындар ұзындықтары бойынша сәулелену құрамы, әр түрлі болуы мүмкін.

Сәулелену спектрі – күрделі сәулелену құрамына кіретін монохромат (бір текті) сәулелердің жиынтығы. Монохромат, яғни белгілі бір ғана толқын ұзындығы болатын, сәулеленудің мысалы ретінде лазер сәулелерін айтуға болады.

Сәуле шығару көздерінің көпшілігінің сәулелену құрамы күрделі болып келеді. Олардың сәулелену спектрі үздіксіз, жолақ, сызықтық немесе аралас болуы мүмкін. Сәулелену спектрі негізінде график түрінде беріледі.

Сәулеленудің құрамына жататын барлық толқындар ұзындықтарының интервалын монохромат құрастырушылар үздіксіз тұтас толтырып тұратың спектр деп аталады. Үздіксіз спектр шығарып алу үшін денені жоғары температураға дейін қыздыру керек. Барлық жылулық сәуле шығару көздерінің сәулелену спектрі үздіксіз спектр болады.

Сызықтық спектр – бірімен-бірі жанаспайтын жеке монохромат сәулелерден тұратын спектр. Сызықтық спектрдің бар болуы – заттың тек әбден белгілі ұзындықтағы толқындар (дәлірек, белгілі өте жіңішке спектрлік интервалда) шығаратынының айғағы. Сызықық спектрлерде газ күйіндегі атомдық (бірақ молекулалық емес) барлық заттар береді. Бұл жағдайда іс жүзінде бірімен-бірі өзара әсерлеспейтін атомдар жарық шығарады. Бұл спектрліңең іргелі және негізгі түрі. Сызықтық спектр газда немесе металл буларында төменгі қысымда өтетін электр разрядына тән келеді. Разряд өтетін ортада қысым жоғарылағанда сызықтардың ені кеңейеді де жолақтар пайда болады. Өте тығыз орналасқан көп сызықтардың жиынтығы болатын дискреттік топтар (жолақтар) құрайтын монохромат құрастырушылардан тұратын спектр жолақ спектр деп аталады.

Сызықтық спектрлерді атомдар беретін болса, жолақ спектрлерді бір-бірімен байланыспаған немесе нашар байланысқан молекулалар туғызады. Жоғары қысымды газ-разрядтық шамдардың спектрі жолақ болады. Бірақ олардың сәулелену спектрі жиірек аралас болып келеді.

Сәуле шығарудың толқын ұзындығына қарай қалай үлестірілетінін сипаттау үшін жаңадан сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы φ_λі деп аталатын шама енгізіледі. Бұл шама онша үлкен емес спектрлік интервалға dλ тиісті элементар ағынының dФ_λі осы интервалға қатысымен анықталады:

(1.3)

Спектрлік сипаттамалар сәулелену көзі туралы толық мәлімет береді.