分光法

法(Spectroscopy)



法は、物理的観測量を頻度、エネルギー時間などの関数として表し、物質の性質や構成を調査する手法です。これにより、定性的または定量的な分析が可能となります。分法は主にの性質を観測するのに用いられますが、電磁波の全域を対象とする分野でもあります。

歴史


法という用語は、元々は波長に基づいて、プリズムや回折格子を用いてを展開して得られるスペクトルから派生しました。18世紀から19世紀にかけて、分学が確立され、物理学の発展と共にその測定技術が広まっていきました。アイザック・ニュートンが1704年に発表した「学」において、プリズムの概念が導入され、ウィリアム・ウォラストンが1802年に太陽の暗線を発見しました。

当初、この分野は可視の研究に限定されていました。しかし、19世紀以降、が電磁波の一部であることが明らかになり、ラジオ波からガンマ線に至るまで様々な波長の電磁波を測定する方法へと発展しました。物質の吸収または放出スペクトルは、その物質特有のパターンを示し、物質の定性的・定量的な分析が可能となり、化学天文学など多岐にわたって利用されています。

さらに、子の吸収・放出は量子力学に基づいており、スペクトルエネルギー状態との相関関係を示します。これにより、質量や音響スペクトルといった異なる分野でも「スペクトル」という用語が浸透するようになりました。今日の分法は、非常に広範囲な技術や応用を含む総称となっています。

測定装置


法の測定装置は、大きく笑う「源」「試料」「分器」「検出器」の四つの要素から構成されます。

  • - : 異なる波長の電磁波を生成するために、様々な器具や物理現象が利用されます。例として、NMRのラジオ波、赤外線キセノンランプやハロゲンランプ、X線発生用のタングステンターゲットなどが挙げられます。

  • - 試料: 一般には分学セルまたはキュベットと呼ばれる容器に入れられ、波長に影響を与えない材質が求められます。例えば、紫外には石英セル、赤外線にはKBrセルが使用されます。


最近では、複数の素子を並べたダイオードアレイを用いることで、一度に複数波長の測定ができる技術も登場しています。これにより、分技術の精度は飛躍的に向上しています。

法の種類


法には多くの異なる方式があり、使われる電磁波の波長や物理量、分の目的に応じて分類されています。この中でも代表的なものは以下の通りです。

さらに、時間分解分や空間分解分など、特定の条件や現象を捉えるための専門的な分技術も存在します。これらの技術は科学研究、材料分析、医療診断など幅広い分野で役立っています。

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