ОПТИ́ЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИ́Я

ОПТИ́ЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИ́Я, об­ласть фи­зи­ки, вклю­чаю­щая по­лу­че­ние и ис­сле­до­ва­ние спек­тров ис­пус­ка­ния, по­гло­ще­ния, от­ра­же­ния и рас­сея­ния в разл. сре­дах элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния оп­тич. диа­па­зо­на длин волн. Оп­тич. диа­па­зон ха­рак­те­ри­зу­ет­ся общ­но­стью ме­тодов раз­ло­же­ния из­лу­че­ния в спектр и ме­то­дов его ис­сле­до­ва­ния. Ра­нее под оп­тич. диа­па­зо­ном в спек­тро­ско­пии по­ни­ма­ли из­лу­че­ние с дли­ной вол­ны от 0,2 нм до 10^–3 м. На­чи­ная с 1980-х гг. тех­нич. воз­мож­но­сти тра­диц. оп­тич. ме­то­дов спек­тро­ско­пии за­мет­но рас­ши­ри­лись и ко­рот­ко­вол­но­вая гра­ни­ца оп­тич. диа­па­зо­на в спек­тро­ско­пии ото­дви­ну­лась до 0,02 нм. В О. с. вы­де­ля­ют отд. на­прав­ле­ния: рент­ге­нов­скую спек­тро­ско­пию, ульт­ра­фио­ле­то­вую спек­тро­ско­пию, ин­фра­крас­ную спек­тро­ско­пию.

О. с. поя­ви­лась в нач. 19 в., ко­гда Й. Фра­ун­го­фер из­ме­рил дли­ны волн ли­ний по­гло­ще­ния в ви­ди­мом спек­тре Солн­ца и при­сво­ил им бу­к­вен­ные обо­зна­че­ния. Од­ним из ос­но­ва­те­лей спек­траль­но­го ана­ли­за был А. Анг­с­т­рем (см. в ст. Анг­с­т­рем), в сер. 19 в. со­пос­та­вив­ший эмис­си­он­ные спек­тры га­зов со спек­тра­ми разл. хи­мич. эле­мен­тов и об­на­ру­жив­ший в спек­тре Солн­ца ли­нии во­до­ро­да. Г. Ро­уланд внёс вклад в О. с., до­бив­шись ус­пе­хов в тех­ни­ке из­го­тов­ле­ния ди­фрак­ци­он­ных ре­шё­ток. Он, в ча­ст­но­сти, изо­брёл (1882) во­гну­тую ре­шёт­ку, что позд­нее по­зво­ли­ло рас­про­стра­нить О. с. на ва­ку­ум­ную УФ-об­ласть.

К за­да­чам О. с. от­но­сят­ся из­ме­ре­ние ин­тен­сив­но­сти спект­раль­ных ли­ний, ана­лиз и опи­са­ние про­цес­сов, уча­ст­вую­щих в фор­ми­ро­ва­нии спек­тров, а так­же ин­тер­пре­та­ция спек­тров в тер­ми­нах, опи­сы­ваю­щих фи­зич. объ­ект. Изу­че­ние спек­тра из­лу­че­ния аб­со­лют­но чёр­но­го те­ла при­ве­ло к вве­де­нию по­ня­тия кван­та из­лу­че­ния и спо­соб­ст­во­ва­ло соз­да­нию кван­то­вой ме­ха­ни­ки. Дан­ные из­ме­ре­ний спек­тров (пре­ж­де все­го дан­ные об уров­нях энер­гии ато­мов) спо­соб­ст­ву­ют уточ­не­нию кван­то­во­ме­ха­нич. ме­то­дов рас­чё­та из­лу­чаю­щих сис­тем и под­твер­жда­ют мо­де­ли, пред­ла­гае­мые кван­то­вой ме­ха­ни­кой.

Тра­диц. за­да­чей О. с. яв­ля­ет­ся по­лу­че­ние дан­ных о со­ста­ве и струк­туре ве­ще­ст­ва на атом­но-мо­ле­ку­ляр­ном уров­не. На нач. 21 в. ме­то­ды О. с. при­ме­ня­ют­ся к ши­ро­ко­му кру­гу объ­ек­тов и яв­ле­ний: от мик­ро­ми­ра (атом­ные яд­ра, ато­мы, ио­ны, мо­ле­ку­лы, кван­то­вые точ­ки в твёр­дом те­ле) до ас­т­ро­фи­зич. объ­ек­тов (ат­мо­сфе­ры звёзд, га­лак­тич. и вне­га­лак­тич. ис­точ­ни­ки из­лу­че­ния). Эти­ми ме­то­да­ми ис­сле­ду­ют так­же ла­бо­ра­тор­ные ис­точ­ни­ки из­лу­че­ния, в т. ч. про­во­дят ди­аг­но­сти­ку низ­ко­тем­пе­ра­тур­ной и вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ной плаз­мы (в ча­ст­но­сти, при ра­бо­тах, свя­зан­ных с управ­ляе­мым тер­мо­ядер­ным син­те­зом). Не­ко­то­рые ис­сле­до­ва­ния пред­по­ла­га­ют ре­ги­ст­ра­цию не толь­ко спек­тров, но и спек­траль­ных изо­бра­же­ний объ­ек­тов.

При­бор­ная ба­за О. с. вклю­ча­ет ди­фрак­ци­он­ные и приз­мен­ные спек­тро­мет­ры, ин­тер­фе­ро­мет­ры, фу­рье-спек­тро­мет­ры, схе­мы для по­строе­ния спек­траль­ных изо­бра­же­ний ла­бо­ра­тор­ных и ес­те­ст­вен­ных ис­точ­ни­ков из­лу­че­ния. В их со­став вхо­дят оп­тич. ком­по­нен­ты и де­тек­то­ры, со­з­дан­ные с при­ме­не­ни­ем совр. оп­тич. тех­но­ло­гий и мик­ро­элек­тро­ни­ки. В ка­че­ст­ве ко­ге­рент­ных ис­точ­ни­ков из­лу­че­ния с вы­со­кой спек­траль­ной яр­ко­стью ис­поль­зу­ют­ся ла­зе­ры (ИК-, ви­ди­мо­го и УФ-диа­па­зо­нов), а так­же ис­точ­ни­ки син­хро­трон­но­го из­лу­че­ния, пе­ре­кры­ваю­щие весь оп­тич. диа­па­зон. При­ме­не­ние ла­зе­ров су­ще­ст­вен­но рас­ши­ри­ло воз­мож­но­сти тра­диц. ме­то­дик ис­сле­до­ва­ния и при­ве­ло к соз­да­нию но­вых ме­то­дов (напр., аб­сорб­ци­он­ной ла­зер­ной спек­тро­ско­пии, ак­тив­ной спек­тро­ско­пии ком­би­на­ци­он­но­го рас­сея­ния све­та, спек­тро­ско­пии на­сы­ще­ния по­гло­ще­ния, двух­фо­тон­ной спек­тро­ско­пии).

Ме­то­ды О. с. ис­поль­зу­ют­ся в боль­шин­ст­ве об­лас­тей фи­зи­ки, в хи­мии и ма­те­риа­ло­ве­де­нии, при раз­ра­бот­ке тех­но­ло­гии оп­то­во­ло­кон­ной свя­зи и но­вых ис­точ­ни­ков све­та, в эко­ло­гии и др. Они не­за­ме­ни­мы при раз­ра­бот­ке но­вых ла­зер­ных сред и оп­тич. стан­дар­тов час­то­ты. О. с. при­над­ле­жит важ­ная роль в ста­нов­ле­нии и раз­ви­тии совр. ла­зер­ной фи­зи­ки.