Единицы измерения энергии в спектроскопии

В оптическую спектроскопию входят ультрафиолетовая спектроскопия, спектроскопия видимого диапазона и инфракрасная спектроскопия. Ультрафиолетовая спектроскопия занимает диапазон 200 – 400 нм, видимая спектроскопия диапазон 400 – 650 нм и инфракрасная спектроскопия – от 650 нм (0,65 мкм) до 25 мкм. Границы диапазонов являются несколько условными, так как свойства излучения постепенно изменяются с изменением длины волны.

С точки зрения квантовой теории свет излучается или поглощается отдельными порциями энергии в соответствии с соотношением Бора

где Е_k и E_i – энергии уровней, между которыми происходит переход;
h – постоянная планка, равная 6,626 · 10^–27 эрг × с (6,626 · 10^–34Дж×с). разность энергий комбинирующих уровней пропорциональна частоте перехода – частоте поглощаемого или излучаемого света, измеряемой
в с^–1. В этом случае шкала энергий пропорциональна шкале частот (в с^–1). Однако в спектроскопии больше всего пользуются шкалой энергий, измеряемых волновыми числами . Волновое число характеризует число длин волн, приходящееся на единицу длины, что соответствует записи . Если длина волны измеряются в см, то волновое число в см^–1 (в системе СГСМ). В системе СИ надо было бы пользоваться единицей, равной м⁺¹. Однако пользуются давно устоявшейся системой обозначений в спектроскопии и значения энергии обозначают в единицах с^–1 или см^–1. Переход от одной системы измерения к другой легко осуществляется по соотношениям

где с – скорость света; l – длина волны.

Из последнего выражения видно, что шкала энергий в длинах волн обратно пропорционально частоте в с^–1 или в см^–1. Во многих учебниках и монографиях можно встретить шкалы энергий, измеряемых в эВ или в абсолютных температурах. Под электрон-вольтом понимают энергию, которую приобретает электрон, проходя разность потенциалов в 1 В. Шкала абсолютных температур устанавливается согласно соотношению hn = kT, где
k – постоянная Больцмана; T – температура, при которой энергия фотона данной частоты n равна величине kT, являющейся мерой средней тепловой энергии. различные шкалы ( ) связаны переводными множителями, приведенными в табл. 2.1.

Таблица 2.1