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Lexikon der Optik: Spektroskopie

Spektroskopie, Spektrometrie, Wissenschaftszweig, der sich mit der Erzeugung, Messung, Registrierung und Interpretation von nach Wellenlängen zerlegter elektromagnetischer Strahlung befaßt. Die hierfür benutzten Geräte nennt man Spektralapparate. Die Messung der Wellenlänge kann direkt oder indirekt erfolgen. Die direkte Messung beruht auf der Wellenlängenabhängigkeit der Brechung, der Beugung und der Interferenz; die indirekte Messung erfolgt durch Vergleich mit Spektrallinien bekannter Wellenlänge. Gemäß den unterschiedlichen Wellenlängenbereichen im elektromagnetischen Spektrum gibt es verschiedene Teildisziplinen der S.:

Die Gammaspektroskopie beschäftigt sich mit der beim radioaktiven Zerfall auftretenden äußerst kurzwelligen elektromagnetischen Strahlung. Ein besonderes Teilgebiet hiervon ist die Mößbauer-S., die den Mößbauer-Effekt ausnutzt.

Die Röntgenspektroskopie umfaßt den Wellenlängenbereich von 0,01 bis etwa 30 nm.

Von 1 bis etwa 200 nm erstreckt sich das Wellenlängengebiet der Vakuumspektroskopie. Hierfür werden Vakuumspektrographen bzw. Vakuumspektrometer oder mit Edelgas gespülte Spektralapparate benutzt, da in diesem Wellenlängenbereich Absorption durch die Bestandteile der atmosphärischen Luft auftritt.

Die optische S. umfaßt den Wellenlängenbereich von 200 bis 400 nm als Ultraviolettspektroskopie (UV-S.), den dem Auge sichtbaren Wellenlängenbereich von 400 bis etwa 780 nm, auch VIS-Bereich genannt, und den infraroten Spektralbereich von 780 nm bis etwa 1 μm als Infrarotspektroskopie (IR-S.).

Daran schließt sich die Mikrowellenspektroskopie an, die die Messung der Absorptionslinien von Gasen und Dämpfen gestattet. Mit ihrer Hilfe lassen sich viele Moleküldaten, wie z.B. Trägheitsmomente, Kernabstände, Kernmomente u.a. ermitteln.

Die spektrale Erforschung des gesamten Gebietes der Hertzschen Wellen, im Wellenlängenbereich von 1 mm bis 100 m, hat die auf hochfrequenztechnischen Verfahren fußende Hochfrequenzspektroskopie zum Gegenstand. Die Mikrowellenspektroskopie erfaßt den kurzwelligen Teil der Hochfrequenzstrahlung. In der Radioastronomie kommen hochfrequenzspektroskopische Verfahren zum Einsatz.

Je nach Art der Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung und Substanz spricht man von Emissions-, Absorptions-, Fluoreszenz- bzw. Lumineszenz- und Reflexionsspektroskopie. Die Raman-Spektroskopie fußt auf dem Raman-Effekt. In der Modulationsspektroskopie wird die von einem Festkörper reflektierte und absorbierte Strahlung bei Modulation eines Untersuchungsparameters, z.B. der Temperatur, gemessen.

Die Atomspektroskopie untersucht die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit einzelnen Atomen und Ionen. Sie ist unterteilt in Atomemissions-Spektrometrie, Atomabsorptions-Spektrometrie und Atomfluoreszenz-Spektrometrie. Entsprechend hat es die Molekülspektroskopie mit Molekülen, die Festkörperspektroskopie mit Festkörpern zu tun. Eine extrem hohe spektroskopische Auflösung konnte mit Hilfe von Lasern in der hochauflösenden Spektroskopie in Gasen erreicht werden.

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