吸収・発光スペクトル

生物種の吸収・発光スペクトルは、これらの生物種の同定に役立ち、生物種に関する豊富な情報を提供します。ある種の吸収スペクトルと発光スペクトルを合わせると、連続したスペクトルになる。

吸収分光法とは？

吸収スペクトルは、吸光度と波長をプロットしたグラフである。X軸に波長の代わりに周波数や波数を使うこともある。また、Y軸に対数吸収値や透過率を用いる場合もある。吸収スペクトルは、ある分子や原子に特徴的なものである。そのため、特定の種の同定や確認に利用することができます。色のついた化合物は、可視光の範囲を吸収するため、私たちの目にはその特定の色で見えます。事実上、私たちが見ている色の補色を吸収しているのです。例えば、可視光域の紫色の光を吸収している物体を緑色と考える。したがって、バイオレットはグリーンの補色となる。同様に、原子や分子は、電磁波から特定の波長（可視域とは限らない）を吸収する。気体状の原子を含む試料に電磁波を照射すると、ある波長だけが原子に吸収される。そのため、スペクトルが記録されると、非常に細い吸収線がいくつも並ぶことになる。これは原子スペクトルと呼ばれ、原子の特徴である。吸収されたエネルギーは、原子の基底状態の電子を励起するために使われる。これを電子の跳躍という。2つのエネルギー準位の間のエネルギー差は、電磁波の光子によってもたらされる。エネルギー差は離散的で一定なので、同じクラスの原子は、ある放射線から常に同じ波長を吸収する。分子が紫外線、可視光線、赤外線によって励起されると、電子遷移、振動遷移、回転遷移という3種類の遷移を起こす。その結果、分子吸収スペクトルでは、細い線ではなく、吸収帯が現れる。

発光スペクトルとは？

原子、イオン、分子は、エネルギーを与えることによって、より高いエネルギー準位に励起することができます。通常、励起状態の寿命は非常に短い。そのため、これらの励起物質は吸収したエネルギーを放出し、基底状態に戻らなければならない。これがリラクゼーションと呼ばれるものです。エネルギーの放出は、電磁波、熱、またはその両方である。放出されるエネルギーと波長の関係をグラフにしたものを発光スペクトルと呼びます。元素にはそれぞれ固有の吸収スペクトルがあるように、発光スペクトルも固有のものである。そのため、放射線源は発光スペクトルによって特徴付けることができる。線スペクトルは、放射する物質が気体中でよく分離された単一の原子粒子である場合に発生する。エネルギーバンドのスペクトルは、分子の放射に起因するものです。