Spektroskopie

Sammelbegriff für unterschiedliche Analyseverfahren. Im Kern der Spektroskopie steht die Untersuchung elektromagnetischer Wellen. In erster Linie untersucht man die Wechselwirkungen von elektromagnetischer Strahlung mit Materie. Die Spektroskopie beruht darauf, dass jedes chemische Element sein eigenes charakteristisches Spektrum besitzt. Diese Tatsache wurde 1859 von Gustav Robert Kirchhoff und Robert Wilhelm Bunsen erkannt. Sie entwickelten die moderne Form des Prismen Spektroskops und verwendeten es für die chemische Analyse Unter Analyse werden allgemein Untersuchungen verstanden, die das Zusammenspiel und die Abhängigkeit (Ursache-Wirkung) zwischen der Art, dem Ort und dem . Dieses Instrument, das einen von zwei grundlegenden Typen von Spektroskopen darstellt, besteht aus einem Spalt, der Licht einer externen Quelle durchlässt. Außerdem enthält ein Prismen Spektroskop eine Gruppe von Linsen, ein Prisma sowie ein Okular. Das zu analysierende Licht fällt auf eine Linse, die die Strahlen parallel ausrichtet, und anschließend auf das Prisma. Anschließend wird das Bild auf das Okular fokussiert, wodurch eine Reihe von Abbildungen sichtbar wird. Jede Abbildung erscheint in einer anderen Farbe, da das Licht durch das Prisma in seine Komponenten zerlegt wird. Bunsen und Kirchhoff erkannten als erste, dass charakteristische Farben des Lichtes von jedem Element emittiert und absorbiert werden.

In einem Spektrograph ist das Okular durch eine Kamera ersetzt. Farbphotographie ist für eine Identifikation der Abbilder (Spektrallinien) nicht erforderlich. Ihre Wellenlängen können aus ihrer Position auf dem Film berechnet werden. Spektrographen setzt man im gesamten ultravioletten, im sichtbaren und darüber hinaus auch im infraroten Bereich bis 1200 Nanometer ein. Das Verfahren in den extrem ultravioletten und infraroten Bereichen ist der Methode im Bereich des sichtbaren Lichtes ähnlich. Zwischen ihnen besteht lediglich der Unterschied, dass normales Glas für diese Strahlung nicht durchlässig ist. Bei der Ultraviolett- und Infrarot-Spektroskopie verwendet man deshalb Linsen und Prismen z. B. aus Quarz, Fluorit, Sylvin oder Steinsalz. Auch konkave Spiegel können Linsen ersetzen. Es können spezielle photographische Emulsionen verwendet werden. Auf diese Weise kann das ultraviolette Spektrum bis zu Wellenlängen von kleiner 60 Nanometer und das infrarote Spektrum bis in Bereiche über 0,1 Millimeter untersucht werden.

Für spektroskopische Untersuchungen sehr gebräuchliche Geräte sind Gitterspektrometer. In diesen Apparaten wird das Licht nicht durch ein Prisma, sondern mit Hilfe eines Beugungsgitters gestreut. Das Beugungsgitter wurde von dem deutschen Physiker Joseph von Fraunhofer zu Beginn des 19. Jahrhunderts erfunden. Fraunhofer setzte seine Erfindung in selbst konstruierten Gitterspektralapparaten ein. In den heute üblichen Geräten besteht das Gitter häufig aus einer spiegelnden Metall- oder Glasoberfläche, auf der mit einem Diamant eine große Zahl paralleler Rillen eingeritzt worden sind. Ein gutes Gitter hat eine sehr hohe Streukraft und ermöglicht daher eine detailliertere Darstellung. Die Linien des Beugungsgitters können auf einem konkaven Spiegel abgebildet werden, so dass das Gitter auch der Fokussierung des Lichtes dient. Linsen sind daher in einem Gitterspektrometer überflüssig. Da das Licht nicht mehr transparente Geräteteile durchdringen muss, eignet sich ein Beugungsgitter auch für Apparate, mit denen man den gesamten ultravioletten Bereich bis hinein in den Röntgenbereich spektroskopisch untersuchen kann.