しままるの雑記帳

しままるの思ったことや考えたことをアウトプットする場。「PC/プログラミング」「写真/旅行」「科学(勉強)」「心の問題」が主なテーマ。

科学

物質が光を吸収するとは?

投稿日:2017年3月29日 更新日:

物理化学の専門用語「吸光」について解説

原子や分子は特定の波長を吸収して、様々な変化を見せます。今日、電子レンジ・MRI・化学分析など、この性質を利用した様々な技術が使われています。
この記事では、物質の光の吸収、吸光の基礎知識と応用例について解説します。

物質の光の吸収

励起

原子や分子というのは周囲の状況に応じて振動したり回転したり、時には電子を放出したりします。振動や回転などの運動は原子や分子がエネルギーの高い状態になると起こります。
光や熱などを与えると物質はエネルギーの高い状態になります。このことを量子化学の言葉で「遷移する」とか「励起する」と呼びます。

※原子や分子の性質(振動・回転)について、詳しくはこちら↓

量子化

ここでポイントとして、原子や分子にある一定のエネルギーを与えたときのみ、状態が変化します。つまり物質のエネルギーというのは飛び飛びの値をとります。
これを「量子化されている」といい、この考えを基本とした化学の分野が量子化学なのです。

上図は窒素分子のエネルギー準位図です。1σとか1πというのはエネルギ準位の名前と思ってください。分子のエネルギーは図の横線で示した値しかとることが出来ないのです。

逆に言えば物質は決まったエネルギーの値しか吸収することができないってことだ。

エネルギーギャップ

原子や分子のエネルギーは飛び飛び、すなわち量子化されていると説明しました。
量子化されているということは、基底状態(エネルギーを得る前の状態)と励起状態(エネルギーを得た後の状態)との間には物質固有のエネルギー差があると解釈できます。

このエネルギー差をエネルギーギャップと言います。言い換えれば物質はエネルギーギャップに相当するエネルギーしか吸収できません。このエネルギーギャップは物質の種類によって変わります。

※上の図では、横線と横線の幅をエネルギーギャップに相当します。

吸収スペクトルを利用した物質の同定

物質は決まったエネルギーしか吸収できないということは、どのエネルギー(≒波長)の光が吸収されたかを調べれば、そのサンプルにある物質を調べることができるな。

未知の物質に色々な波長の光を当ててどの波長が吸収されたかを見れば、その物質の正体をみやぶることができます。
物質の正体を見破ることを「物質の同定」と呼びます。

スペクトルとは横軸を波長、縦軸を吸光度(どれだけ吸収されたか)を示すグラフです。

-科学

執筆者:


comment

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

関連記事

なぜ子供には勉強が必要か考えてみた

目次1 勉強すればいい大学に行けていい企業に就職でき、安定した人生を送れるという幻想2 学校教育で学ぶことは人間として生きるための必要事項である2.1 理数が好きな少年の話2.2 理数は必要か?理数の …

シュレディンガー方程式の意味と電子軌道の計算

目次1 シュレディンガー方程式1.1 方程式の形と意味2 シュレディンガー方程式を解く2.1 座標変換2.2 変数分離2.3 変数分離した方程式を解く2.4 シュレディンガー方程式を解く手順 まとめ3 …

移動現象論とは? 身近な例を紹介

目次1 はじめに(移動現象論で何がわかるの?)2 移動現象論とは一言でいうと3 物理量の移動とは?4 移動の速さを表す式5 移動現象のアナロジー6 まとめ こんにちは。今回は「移動現象論ってどんな学問 …

電磁波とは?電場と磁場で光が生まれる秘密

目次1 電磁波についておさらい2 マクスウェルの方程式3 電気の方程式から波の方程式へ4 波動方程式4.1 2つの式の意味4.2 電磁波の伝播速度を波動方程式から考える 電磁波とは波である  私たちが …

原子・分子と分子運動

目次1 原子1.1 原子を一言で言うならば1.2 物質の意味 最小単位の意味2 分子2.1 分子を一言で言うならば2.2 「物質の性質」とは2.3 化学という学問3 分子の振る舞い3.1 分子運動3. …

管理人


名前:しままる
年齢:20代後半
趣味:写真、科学の勉強
好きなもの:動物、新幹線、飛行機
元職業:メーカー技術系職員
現職業:好きな場所・好きな時間で働く自由人

お問い合わせはこちら

↓最近の記事