Fysiikka 8 – luku 3 Aineen rakenteen tutkiminen

3.1 Spektrit

Spektri on säteilyn intensiteetin aallonpituus- tai taajuusjakauma. Spektri voi olla jatkuva tai viivaspektri.

Emissiospektri

Emissiospektri syntyy, kun aine emittoi sähkömagneettista säteilyä. Emissiospektri voi olla jatkuva tai viivaspektri.

Absorptiospektri

Absorptiospektri syntyy, kun kaasu aborboi sähkömagneettista säteilyä. Spektriviivat ovat emissio- ja absorptiospektrissä samojen aallonpituuksien kohdalla.

Vetyatomin spektri

3.2 Röntgensäteilyn käyttö aineen tutkimuksessa

Teollisuudessa röntgensäteilyä käytetään esim valuvikojen ja hitsaussaumojen tutkimisessa. Arvokkaiden taulujen aitous voidaan tutkia PIXE-menetelmällä. Siinä taulua pommitetaan hiukkaskiihdyttimestä saatavalla ionisuihkulla, jolloin taulun väriaineiden atomit virittyvät. Kun viritystilat purkautuvat, kyseiset väriaineet lähettävät niille ominaista ominaissäteilyä. Näin saadaan selville taulun maalaamisessa käytettyjen väriaineiden alkuaineet. Kun tiedetään, milloin aito teos on maalattu ja millaisia maaleja silloin on ollut käytössä, voidaan paljastaa nykyaikaisilla synteettisillä maaleilla tehty väärennös.

Braggin lain mukaan röntgensäteily heijastuu kiteen tasoista seuraavan lain mukaan:

2 d sin θ = nλ

jossa n = 1,2,...on heijastuksen eli diffraktion kertaluku. Kidetasojen välimatka on d.

3.3 Mikroskoopit aineen rakenteen tutkimuksessa

Optisen mikroskoopin erotuskykyä rajoittaa käytettävän valon aallonpituus. Elektronimikroskooppi onkin valomikroskooppia selvästi tarkempi, koska elektronimikroskoopissa käytettävä de Broglien aallonpituus on valon aallonpituutta huomattavasti suurempi. Pyyhkäisyelektronimikroskoopissa kuvanmuodostuksessa käytettävä elektronisuihku pyyhkäisee näytteen pintaa piste pisteeltä. Atomivoimamikroskoopissa näytteen pintaa tutkitaan värähtelijään kiinnitetyllä, terävällä neulalla, jonka kärki on vain muutaman nanometrin levyinen.