Spektroskopik

Bir örnekteki atom, molekül veya iyonların bir enerji düzeyinden diğerine geçişleri sırasında absorplanan veya yayılan elektromanyetik ışımanın, ölçülmesi ve yorumlanmasına spektroskopi denir. Atom, molekül veya iyonun elektromanyetik ışıma ile etkileşimi sonucu dönme, titreşim ve elektronik enerji seviyelerinde değişiklikler spektroskopinin temelini oluşturur.
Elektromanyetik ışın, dalga boyu, frekans, hız ve genlik gibi parametreleri içeren sinüs dalga modeli ile açıklanabilir. Dalga boyu ard arda gelen maksimum veya minimumlar arasındaki doğrusal uzaklıktır ve birimi uzaklık birimidir (örneğin, cm). Frekans ise belirli bir noktadan birim zamanda geçendalga sayısı olup birimi s-1 veya buna eşdeğer Hertz (Hz) dir. Frekans, dalga boyu ve ışının yayılma hızı arasında,
= v
bağıntısı vardır. Işının havadaki hızı, c ile verilen ışının vakumdaki yayılma hızından çok az sapma gösterdiğinden yukarıdaki eşitlik c = şeklinde yazılabilir.
Dalga sayısı (ύ) cm cinsinden dalga boyunun tersi olup,birimi cm-1 dir. ( = 1/)

Elektromanyetik ışıma türleri, gözle algılayabildiğimiz görünür ışık ve ısı şeklinde algılayabildiğimiz infrared (kırmızı ötesi) ışınlarıdır; x-ışınları, ultraviyole (mor ötesi), mikrodalga ve radyo ışımaları ise diğer türleridir. Analitik amaçlar için önem taşıyan spektrum bölgelerinin dalga boyu ve frekans aralıkları aşağıda belirtilmiştir.

Spektroskopik yöntemler, Atomik Spektroskopi ve Moleküler Spektroskopi olmak üzere temelde iki gruba ayrılır. Atomik spektrum sadece elektronların bir enerji düzeyinden diğerine geçişleri içerir. Bu geçişler sırasında absorplanan veya yayılan ışımanın enerjisi, atomun potansiyel enerjisindeki değişim ile orantılıdır ve E = h eşitliği ile verilir. Bir atomun elektronlarının yüksek enerjili düzeylere uyarılmasında absorplanan veya uyarılmış bir atomun temel düzeye dönüşü sırasında yayılan ışıma enerjileri, elektromanyetik spektrumun ultraviyole veya görünür bölge sınırları içindedir. Moleküler spektrum, elektronik düzeyler arasındaki geçişlere ek olarak dönme ve titreşim enerji düzeyleri arasındaki geçişleride içerir. Bu geçişler sırasında bir molekülün toplam enerjisi, Etoplam = Eelektronik + Etitreşim + Edönme eşitliği ile verilir. Bu nedenle moleküllerin spektrumları atom spektrumlarına oranla daha karmaşıktır