분광학=물질의 구조와 특성주기율표의 모든 원소가 고유한 빛 스펙트럼을 가지고 있다

[dhleepaul]

분광학은 전자기 스펙트럼이 물질과 상호작용하는 과정을 측정하고 해석하는 연구 분야입니다. [1] 더 좁은 맥락에서 분광학은 방사된 가시광선에서 전자기 스펙트럼의 모든 대역으로 일반화된 색상을 정밀하게 연구하는 학문이다.

분광학은 주로 전자기 스펙트럼에서 이루어지며, 천문학, 화학, 재료과학, 물리학 분야에서 기본적인 탐구 도구로, 물질의 조성, 물리적, 전자 구조를 원자, 분자, 거시 규모와 천문학적 거리에서 조사할 수 있게 합니다.

역사적으로 분광학은 기체 상 물질이 프리즘에 의해 분산된 가시광선을 흡수하는 파장 의존성을 연구하는 연구로 시작되었습니다. 현재 분광학의 응용 분야는 조직 분석과 의료 영상 분야의 생의학 분광학입니다. 물질파와 음향파도 복사 에너지의 한 형태로 간주될 수 있으며, 최근에는 중력파가 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO) 맥락에서 스펙트럼 신호와 연관되어 있습니다. [2]

소개

분광학은 분광 장비 및 기타 기법을 통해 측정한 전자기 복사의 파장 또는 주파수에 따른 스펙트럼을 다루는 과학의 한 분야로, 물질의 구조와 특성에 관한 정보를 얻기 위해 연구합니다. [3] 스펙트럼 측정 장치는 분광기, 분광광도계, 분광기 또는 스펙트럼 분석기라고 불립니다. 실험실에서의 대부분의 분광 분석은 분석할 샘플에서 시작됩니다. 빛의 광원은 단색기를 통해 색을 공간적으로 분리한 뒤, 선택한 주파수 대역을 샘플에 통과시키고, 출력은 포토다이오드에 의해 포획됩니다. [4] 천문 관측을 위해서는 망원경에 빛 분산 장치가 장착되어 있어야 합니다. [5] 이 기본 설정에는 여러 가지 버전이 있을 수 있습니다.

태양의 고해상도 스펙트럼, 별들 대기 내 요소들이 만들어내는 이산적인 선 패턴을 보여줍니다

분광학은 아이작 뉴턴이 프리즘으로 빛을 분열하는 것에서 시작되었다; 현대 광학 발전의 중요한 순간입니다. [6] 따라서 원래 우리가 색이라고 부르는 것은 가시광선 연구였습니다. 제임스 클러크 맥스웰의 기여에 이어, 이 연구는 이후 전체 전자기 스펙트럼을 포함하게 되었습니다. [7] 분광학에 색이 관여하지만, 물체나 원소에 색감을 부여하는 특정 전자기파의 흡수와 반사와는 동등하지 않습니다. 대신 분광학은 프리즘, 회절 격자 또는 유사한 기기로 빛을 분할하여 각 원소나 분자마다 고유한 특정한 선 패턴인 '스펙트럼'을 표시하는 과정을 포함합니다. 대부분의 원소는 스펙트럼을 관찰하기 위해 먼저 기체 상태로 두지만, 오늘날에는 물질의 다양한 상에 대해 다른 방법도 사용할 수 있습니다. 프리즘과 유사한 기기에 의해 회절되는 각 원소는 냉각 또는 가열 여부에 따라 흡수 스펙트럼 또는 방출 스펙트럼을 나타냅니다. [8]

최근까지 모든 분광학은 선별 스펙트럼 연구를 포함했으며, 대부분의 분광학은 여전히 그렇게 하고 있습니다. [9] 진동 분광학은 스펙트럼을 연구하는 분광학의 한 분야입니다. [10] 하지만 분광학의 최신 발전으로 인해 때때로 분산 기법이 생략될 수 있습니다. 생화학 분광학에서는 흡수 및 광산란 기법을 통해 생체 조직에 대한 정보를 수집할 수 있습니다. 광산란 분광법은 탄성 산란을 관찰하여 조직 구조를 결정하는 반사 분광법의 한 종류입니다. [11] 이런 경우, 회절 또는 분산 메커니즘 역할을 하는 것은 조직입니다.

분광학 연구는 양자역학 발전의 중심이었습니다. 보어 모델, 슈뢰딩거 방정식, 행렬 역학 등 최초의 유용한 양자 원자 모델들은 수소의 스펙트럼선을 재현했다. 이들은 수소 원자 내 결합된 전자의 이산 양자 점프를 이산 수소 스펙트럼과 동일시했습니다. 막스 플랑크가 흑체 복사를 설명한 것은 광도계를 이용해 빛의 파장을 흑체의 온도와 비교했기 때문에 분광학을 포함했습니다. [12] 분광학은 원자와 분자가 고유한 스펙트럼을 가지기 때문에 물리 및 분석 화학에서 사용됩니다. 그 결과, 이 스펙트럼들은 원자와 분자에 대한 정보를 탐지, 식별 및 정량화하는 데 활용될 수 있습니다.

분광학은 지구에서 천문학과 원격 탐사에 사용됩니다. 대부분의 연구 망원경에는 분광기가 있습니다. 측정된 스펙트럼은 천체의 화학적 조성과 물리적 특성, 예를 들어 온도, 원소 함량, 속도, 회전, 자기장 등을 결정하는 데 사용됩니다. [13] 분광학의 중요한 용도는 생화학입니다. 분자 샘플은 종 식별과 에너지 함량을 분석할 수 있습니다. [14]

이론

분광학의 기본 전제는 빛이 서로 다른 파장으로 이루어져 있으며, 각 파장이 서로 다른 주파수에 대응한다는 것입니다. 분광학의 중요성은 주기율표의 모든 원소가 고유한 빛 스펙트럼을 가지고 있다는 사실에 있습니다. 이 빛은 방출하거나 흡수하는 빛의 주파수가 전자기 스펙트럼의 동일한 부분에 회절될 때 일관되게 나타납니다. [15] 이로 인해 원자가 포함된 모든 것에 대한 연구 분야가 열렸습니다. 분광학은 모든 물질의 원자 특성을 이해하는 열쇠입니다. 이로 인해 분광학은 아직 발견되지 않은 많은 새로운 과학 하위 분야를 열어주었습니다. 각 원소가 고유한 스펙트럼 서명을 가진다는 생각 덕분에 분광학은 다양한 분야에서 사용될 수 있게 했으며, 각 분야는 서로 다른 분광학 절차를 통해 달성하는 특정 목표를 달성할 수 있었습니다. 국립표준기술연구소(NIST)는 정밀한 측정값으로 지속적으로 업데이트되는 공개 원자 스펙트럼 데이터베이스를 유지하고 있습니다. [16]

흡수 분광광도계에서는 광원의 흡수 수준이 Beer-Lambert 법칙에 의해 결정됩니다:인⁡(나는0나는)=εℓc

어디 나는0

 는 시료를 통과하기 전의 빛 세기입니다. 나는

 는 출력 강도입니다. ε

 는 소멸 계수이다, ℓ

 는 시료를 통과하는 경로 길이이며, c

 는 시료의 농도입니다. 소멸 계수는 선택된 파장과 샘플링되는 분자에 따라 달라집니다. [4]

이 주파수에 의한 공진은 처음으로 진자와 같은 기계적 시스템에서 특징지어졌으며, 이들은 갈릴레오가 유명하게 언급한 운동 주파수를 가지고 있습니다. [17] 양자역학 시스템에서 유사한 공명은 두 개의 원자 궤도와 같은 시스템의 양자역학적 정지 상태가 광자와 같은 진동 에너지원을 통해 결합하는 것을 말합니다. 두 상태의 결합은 두 상태 간의 에너지 차이와 원천 에너지가 일치할 때 가장 강합니다. [출처 필요] 즉, 적절한 에너지의 광자가 두 오비탈 사이를 이동하게 하는데, 이를 전자 여기라고 합니다. 광자의 에너지 E는 주파수 ν와 E = hν에 의해 관계되며, 여기서 h는 플랑크 상수이며[18] 따라서 시스템 응답과 광자 주파수의 스펙트럼은 공명 주파수 또는 에너지에서 피크를 맞이한다.

전자기 스펙트럼의 어느 부분이든 적외선에서 자외선까지 샘플을 분석하는 데 사용될 수 있으며, 이는 과학자들에게 동일한 샘플에 대해 서로 다른 특성을 알려주는 데 기여했으며, 이 발견은 분광학 분야의 확장으로 이어졌습니다. 예를 들어, 화학 분석에서 가장 일반적인 분광법 유형으로는 원자 분광법, 적외선 분광법, 자외선 및 가시광선 분광법, 라만 분광법, 핵자기 공명이 있습니다. [19] 핵자기공명(NMR)의 이론은 주파수가 공명과 그에 대응하는 공진 주파수와 유사하다는 것입니다.

방법론 분류

초정밀 ESPRESSO 분광기의 중심에 있는 거대한 회절 격자입니다. [20]

분광학은 매우 광범위한 분야로, 여러 하위 분야가 존재하며, 각 분야는 특정 분광학 기법의 다양한 구현을 포함하고 있습니다. 다양한 구현과 기법은 여러 방식으로 분류할 수 있습니다.

복사 에너지 유형

분광학의 유형은 상호작용에 관련된 복사 에너지 유형에 따라 구분됩니다. 많은 응용 분야에서 스펙트럼은 이 에너지의 세기나 주파수 변화를 측정하여 결정됩니다. 연구되는 복사 에너지 유형은 다음과 같습니다:

• 전자기 복사는 분광 연구에 처음 사용된 에너지원이었습니다. 전자기 복사를 사용하는 기술은 일반적으로 스펙트럼의 파장 영역에 따라 분류되며, 마이크로파, 테라헤르츠, 적외선, 근적외선, 자외선-가시광선, X선, 감마선 분광법 등이 포함됩니다.
• 입자는 드브로이 파동 때문에 방사 에너지의 원천이 될 수도 있습니다. 전자 분광법과 중성자 분광법 모두 일반적으로 사용됩니다. 입자의 운동 에너지는 파장을 결정합니다.
• 음향 분광법은 방사된 압력파를 포함합니다.
• 동적 기계적 해석은 음파와 유사한 방사 에너지를 고체 재료에 부여하는 데 활용될 수 있습니다. [21]

상호작용의 성격

분광학의 유형은 에너지와 물질 간의 상호작용의 성격에 따라 구분할 수 있습니다. 이러한 상호작용에는 다음이 포함됩니다:[22]

• 흡수 분광법: 복사원에서 나오는 에너지가 물질에 흡수될 때 흡수가 일어납니다. 흡수는 종종 물질을 통과하는 에너지 비율을 측정하여 결정되며, 흡수는 전달되는 부분을 감소시킵니다.
• 방출 분광학: 방출은 물질에서 방출되는 복사 에너지를 의미합니다. 물질의 흑체 스펙트럼은 그 온도에 의해 결정되는 자발적 방출 스펙트럼입니다. 이 특징은 대기 방출 복사 간섭계와 같은 기기를 통해 적외선 영역에서 측정할 수 있습니다. [23] 방출은 불꽃, 불꽃, 전기 아크, 형광의 경우 전자기 복사와 같은 다른 에너지원에 의해서도 유도될 수 있습니다.
• 탄성 산란과 반사 분광법은 입사 복사가 물질에 의해 어떻게 반사되거나 산란되는지를 결정합니다. 결정학은 X선과 전자와 같은 고에너지 방사선의 산란을 이용해 단백질과 고체 결정 내 원자의 배열을 연구합니다.
• 임피던스 분광법은 매질이 에너지 투과율을 방해하거나 느리게 하는 능력입니다. 광학적 응용에서는 굴절률로 특징지어집니다.
• 비탄성 산란 현상은 X선 복사와 물질 간의 에너지 교환을 포함하며, 이로 인해 산란된 복사의 파장이 변합니다. 여기에는 라만 산란과 컴튼 산란이 포함됩니다. [24]
• 코히런트 또는 공명 분광법은 복사 에너지가 두 물질의 양자 상태를 결합하여 복사장에 의해 유지되는 일관된 상호작용을 만드는 기법입니다. 이 코히런스는 입자 충돌이나 에너지 전달과 같은 다른 상호작용에 의해 깨질 수 있으며, 따라서 유지를 위해 고강도 방사선이 자주 필요합니다. 핵자기공명(NMR) 분광법은 널리 사용되는 공명 방법이며, 초고속 레이저 분광법도 적외선 및 가시광선 영역에서 가능합니다.
• 핵분광학은 특정 핵의 특성을 이용해 주로 응집물질, 액체 내 분자 또는 얼린 액체 내 분자 및 생체 분자 등 물질의 국소 구조를 탐구하는 방법입니다.
• 양자 논리 분광법은 레이저 냉각, 상태 조작, 검출이 불가능한 내부 구조를 가진 이온의 정밀 분광을 가능하게 하는 이온 트랩에서 사용되는 일반적인 기법입니다. 양자 논리 연산은 제어 가능한 이온이 복잡하거나 알려지지 않은 전자 구조를 가진 공동 포획 이온과 정보를 교환할 수 있게 합니다.

재료 종류

분광 연구는 복사 에너지가 특정 물질과 상호작용하도록 설계됩니다.

원자들

원자 스펙트럼 비교표, "Spektroskopische Methoden der analytischen Chemie"(1922)에서 발췌.

원자 분광학은 분광학의 첫 번째 응용이었다. 원자 흡수 분광법과 원자 방출 분광법은 가시광선과 자외선을 포함합니다. 이러한 흡수와 방출은 종종 원자 스펙트럼선이라 불리며, 한 전자 궤도에서 다른 궤도로 오르내릴 때 외피 전자가 일어나는 전자 전이 때문입니다. 원자들은 또한 내핵 전자가 여기 상태로 여기되어 나타나는 독특한 X선 스펙트럼을 가지고 있습니다.

서로 다른 원소의 원자는 서로 다른 스펙트럼을 가지므로, 원자 분광학은 시료의 원소 조성을 식별하고 정량화할 수 있게 해줍니다. 분광기를 발명한 후, 로버트 분젠과 구스타프 키르히호프는 방출 스펙트럼을 관측하여 새로운 원소들을 발견했다. 원자 흡수선은 태양 스펙트럼에서 관측되며, 발견자의 이름을 따서 프라운호퍼 선이라고 불립니다. 수소 스펙트럼에 대한 포괄적인 설명은 양자역학의 초기 성공이었으며, 수소 스펙트럼에서 관찰된 램 이동을 설명하여 양자 전기기학의 발전으로 이어졌다.

가시광선 및 자외선 전이 연구를 위한 현대적 원자 분광법 구현에는 화염 방출 분광법, 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법, 글로우 방전 분광법, 마이크로파 유도 플라즈마 분광법, 스파크 또는 아크 방출 분광법 등이 있습니다. X선 스펙트럼을 연구하는 기법으로는 X선 분광법과 X선 형광이 있습니다.

분자

원자가 분자로 결합되면 독특한 에너지 상태가 생성되고, 따라서 이 상태 간 전이의 고유한 스펙트럼이 만들어집니다. 분자 스펙트럼은 전자 스핀 상태(전자 참자성 공명), 분자 회전, 분자 진동, 전자 상태 등으로 얻을 수 있습니다. 회전은 원자핵의 집단 운동으로, 일반적으로 마이크로파 및 밀리미터파 스펙트럼 영역에서 스펙트럼을 생성합니다. 회전 분광학과 마이크로파 분광학은 동의어입니다. 진동은 원자핵의 상대적 운동으로, 적외선 분광과 라만 분광법 모두에서 연구됩니다. 전자 여기는 가시광선 및 자외선 분광법과 형광 분광법을 사용하여 연구됩니다. [22][25][26][27][28]

분자 분광학 연구는 최초의 메이저 개발로 이어졌고, 이후 레이저 개발에도 기여했습니다.

크리스탈과 확장 재료

원자나 분자가 결정이나 다른 확장 형태로 결합되면 추가적인 에너지 상태가 생성됩니다. 이 주들은 수가 많아 주 밀도가 높습니다. 이러한 높은 밀도는 종종 스펙트럼을 약하고 덜 뚜렷하게 만들며, 즉 더 넓게 만듭니다. 예를 들어, 흑체 복사는 물질 내 원자와 분자의 열적 운동 때문입니다. 음향적, 기계적 반응도 집단 운동에 의해 발생합니다. 하지만 순수 결정은 뚜렷한 스펙트럼 전이를 가질 수 있으며, 결정 배열은 관측되는 분자 스펙트럼에도 영향을 미칩니다. 결정의 규칙적인 격자 구조는 X선, 전자 또는 중성자를 산란시켜 결정학 연구를 가능하게 합니다.

핵

원자핵은 또한 서로 다른 에너지 상태를 가지고 있으며, 이들은 널리 분리되어 감마선 스펙트럼을 형성합니다. 서로 다른 핵 스핀 상태들은 자기장에 의해 에너지를 분리할 수 있으며, 이는 핵 자기 공명 분광법을 가능하게 합니다.

기타 유형

이 부분은 목록 형식이지만 산문으로 읽히는 것이 더 적합할 수 있습니다. 필요하다면 이 섹션을 변환해 주실 수 있습니다. 편집 도움을 받을 수 있습니다. (2016년 4월)

다른 분광학 유형은 구체적인 응용이나 구현에 따라 구분됩니다:

• 음향 공명 분광법은 주로 가청 및 초음파 영역의 음파를 기반으로 합니다.
• 오거 전자 분광법은 미시적 규모에서 재료 표면을 연구하는 데 사용되는 방법입니다. 전자현미경과 관련하여 자주 사용됩니다.
• 캐비티 링다운 분광법은 광을 산란하고 흡수하는 시료를 통해 절대 광학 소광을 측정할 수 있게 합니다. [29]
• 원형 이색성 분광법
• 일관된 반스톡스 라만 분광법은 최근 도입된 기법으로, 생체 내 분광 및 영상 촬영에 높은 감도와 강력한 응용성을 가지고 있습니다. [30]
• 차가운 증기 원자 형광 분광법
• 상관분광법은 여러 유형의 2차원 NMR 분광법을 포함합니다.
• 심층 과도 분광법은 반도체 재료 내 전기적으로 활성 결함의 농도를 측정하고 매개변수를 분석합니다.
• 유전체 분광법
• 이중 편광 간섭계는 복소 굴절률의 실수 및 허수 성분을 측정합니다.
• 투과 전자현미경에서의 전자 에너지 손실 분광학.
• 전자 현상학적 분광법은 다성분 및 복잡한 분자계의 전자 구조의 생화학적 특성과 특성을 측정합니다.
• 전자 참자성 공명 분광법
• 힘 분광법
• 푸리에 변환 분광법은 간섭계를 이용해 얻은 스펙트럼 데이터를 효율적으로 처리하는 방법입니다. 푸리에 변환 적외선 분광법은 적외선 분광법의 일반적인 구현 방법입니다. NMR은 푸리에 변환도 사용합니다.
• 감마 분광학
• 하드론 분광법은 스핀, 패리티 및 기타 입자 특성에 따라 하드론의 에너지/질량 스펙트럼을 연구합니다. 바리온 분광법과 중간자 분광법은 하드론 분광법의 한 종류입니다.
• 다중분광 영상 및 초분광 영상은 환경이나 다양한 물체의 완전한 그림을 만드는 방법으로, 각 픽셀은 가시광선, 가시광선, 근적외선, 또는 적외선 스펙트럼을 모두 포함하고 있습니다.
• 비탄성 전자 터널링 분광법은 특정 에너지에서 비탄성 전자-진동 상호작용에 의한 전류 변화를 이용하며, 광학적으로 금지된 전이를 측정할 수 있습니다.
• 비탄성 중성자 산란은 라만 분광법과 유사하지만, 광자 대신 중성자를 사용합니다.
• 레이저 유도 붕괴 분광법, 또는 레이저 유도 플라즈마 분광법이라고도 합니다
• 레이저 분광법은 가변 가능한 레이저[31]와 광학 파라메트릭 발진기[32]와 같은 다른 유형의 일관성 방출원을 사용하여 원자 또는 분자 종의 선택적 여기를 수행합니다.
• 광산란 분광법(LSS)은 점막 조직을 연구하고 초기 암 및 전암을 검출하기 위해 상피 세포의 형태학적 변화를 평가하는 데 일반적으로 사용되는 분광 기법입니다. [11][33]
• 질량분석법은 질량분석법을 지칭하는 역사적 용어입니다. 현재의 권장 용어는 후자를 사용하는 것입니다. [34] "질량분석법"이라는 용어는 이온을 검출하기 위해 형광체 스크린을 사용한 데서 유래했습니다.
• 뫼스바우어 분광법은 감마선의 공명 흡수를 분석하여 다양한 원자 환경에서 특정 동위원소 핵의 특성을 탐구합니다. 뫼스바우어 효과도 참고하세요.
• 다변량 광학 컴퓨팅은 일반적으로 열악한 환경에서 사용되는 전광 압축 센서 기법으로, 스펙트럼에서 화학 정보를 아날로그 출력으로 직접 계산합니다.
• 중성자 스핀 에코 분광법은 단백질 및 기타 연물질 시스템의 내부 역학을 측정합니다.
• 핵 사중극자 공명은 자기장이 없는 상태에서 전기장 구배(EFG) NMR을 매개하는 화학 분광법입니다
• 섭동 각도상관(PAC)은 방사성 원자핵을 탐침으로 사용하여 결정(응축물질)과 생체 분자 내 전기장 및 자기장(초미세 상호작용)을 연구합니다.
• 광음향 분광법은 음향 검출을 통해 흡수된 전자기 에너지가 물질에 미치는 영향을 측정하는 방법입니다. [35]
• 음향 방출 분광법은 물질이 변형될 때 음파를 측정하는 방법입니다. [36]
• 광전자 방출 분광법
• 광열 분광법은 복사 흡수 시 발생한 열을 측정합니다.
• 펌프 프로브 분광법은 초고속 레이저 펄스를 사용하여 펨토초 시간 척도에서 반응 중간체를 측정할 수 있습니다.
• 라만 광활도 분광법은 라만 산란과 광활도 효과를 활용하여 분자의 키랄 중심에 대한 상세한 정보를 밝혀냅니다.
• 라만 분광법
• 포화 분광법
• 주사 터널링 분광법
• 분광광도법
• 스핀 잡음 분광법은 전자 및 핵 스핀의 자발적 변동을 추적합니다. [37]
• 시간 분해 분광법은 다양한 분광 방법을 사용하여 여기 상태의 붕괴 속도를 측정합니다.
• 시간 스트레치 분광학[38][39]
• 열적외선 분광법은 재료와 표면에서 방출되는 열복사를 측정하며, 시료 내 결합 유형과 격자 환경을 결정하는 데 사용됩니다. 이 기법들은 유기 화학자, 광물학자, 행성 과학자들 사이에서 널리 사용되고 있습니다.
• 과도 격자 분광법은 준입자 전파를 측정합니다. 이 분광은 금속 물질이 조사될 때 변화를 추적할 수 있습니다.
• 자외선 광전자 분광법
• 자외선-가시광선 분광법
• 진동 원형 이색성 분광법
• 비디오 분광법
• X선 광전자 분광법

응용 분야

UVES는 매우 큰 망원경에 탑재된 고해상도 분광기입니다. [40]

분광학은 의학, 물리학, 화학, 천문학 분야에서 여러 분야에 응용됩니다. 흡수 특성과 천문학의 방출 특성을 활용하여 분광학을 통해 특정 자연 상태를 식별할 수 있습니다. 분광학이 다양한 분야와 다양한 응용 분야에 활용되면서 전문 과학 하위 분야가 생겨났습니다. 예를 들어:

• 샘플의 원자 구조 규명[41]
• 태양과 먼 은하의 스펙트럼 방출선 연구 [42]
• 우주 탐사
• 광섬유를 이용한 복합재료 모니터링 정화.
• 근적외선 분광법을 이용한 풍화된 목재 노출 시간을 추정하는 과정. [43]
• 가시광선 및 적외선 스펙트럼에서 흡수 분광법을 이용해 식품 샘플 내 다양한 화합물을 측정합니다.
• 혈액 샘플 내 독성 화합물 측정
• X선 형광을 이용한 비파괴 원소 분석
• 다양한 분광기를 이용한 전자 구조 연구
• 적색편이를 통해 먼 물체의 속도와 속도를 측정합니다
• 근육의 대사 구조 결정
• 담수 및 해양 생태계 내 용존 산소 함량 모니터링
• 효과 향상을 위한 약물 구조 변경
• 단백질의 특성 분석
• 병원에서의 호흡기 가스 분석[8]
• 상대론적 도플러 효과를 이용해 먼 별이나 인근 외계 행성의 물리적 특성을 찾는 것. [44]
• 난자 내 성별 선별: 분광법을 통해 부화 중인 난자의 성별을 결정할 수 있습니다. 프랑스와 독일 기업들이 개발한 이 기술들은 2022년에 주로 마세레이터를 이용한 병아리 도태를 금지하기로 결정했습니다. [45]
• 산업 공정 제어에서의 공정 모니터링[46]

역사

주요 문서: 분광학의 역사

분광학의 역사는 아이작 뉴턴의 광학 실험(1666–1672)에서 시작되었습니다. 앤드류 프라크노이와 데이비드 모리슨에 따르면, "1672년, 아이작 뉴턴은 왕립학회에 제출한 첫 논문에서 햇빛이 작은 구멍을 통과한 후 프리즘을 통과시키는 실험을 기술했다. 뉴턴은 햇빛이 우리에게 하얗게 보이지만, 사실은 무지개의 모든 색이 섞여 있다는 것을 발견했습니다." [47] 뉴턴은 '스펙트럼'이라는 단어를 사용해 백색광이 결합되어 백색광을 형성하고, 백색광이 프리즘을 통과할 때 드러난다.

프라크노이와 모리슨은 "1802년에 윌리엄 하이드 울라스턴은 태양 스펙트럼을 스크린에 초점을 맞추는 렌즈를 포함한 개선된 분광기를 만들었다. 사용하자마자 울라스턴은 색이 균일하게 퍼지지 않고 대신 색의 부분이 빠져 있어 스펙트럼 내 어두운 띠로 나타난다는 것을 깨달았다." [47] 1800년대 초, 요제프 폰 프라운호퍼는 분산 분광기를 통해 분광학을 보다 정밀하고 정량적인 과학 기법으로 발전시켰다. 그 이후로 분광학은 화학, 물리학, 천문학 분야에서 중요한 역할을 해왔고 지금도 계속해서 중요한 역할을 하고 있습니다. 프라크노이와 모리슨에 따르면, "이후 1815년에 독일 물리학자 요제프 프라운호퍼도 태양 스펙트럼을 조사했고, 약 600개의 그러한 어두운 선(빠진 색)이 현재 프라운호퍼 선, 즉 흡수선으로 알려져 있음을 발견했다." [47][더 나은 출처 필요]

원자와 분자의 스펙트럼은 종종 두 양자 상태 간의 공명을 나타내는 일련의 스펙트럼 선으로 구성됩니다. 이 급수들의 설명과 그와 관련된 스펙트럼 패턴은 양자역학의 발전과 수용을 이끈 실험적 수수께끼 중 하나였다. 특히 수소 스펙트럼 급수는 러더퍼드-보어의 수소 원자 양자 모델로 처음으로 성공적으로 설명되었습니다. 어떤 경우에는 스펙트럼선이 잘 분리되어 구별되지만, 에너지 상태 밀도가 충분히 높으면 스펙트럼선이 겹쳐져 단일 전이처럼 보일 수도 있습니다. 명명된 선의 계열에는 주계열, 샤프계열, 확산계열, 기본계열이 포함됩니다.

취미가

분광학은 메이커 운동 내에서 점점 더 발전하는 실천으로 부상하여, 취미가와 교육자들이 쉽게 구할 수 있는 재료로 기능성 분광기를 제작할 수 있게 되었습니다. [48] CD/DVD 회절 격자, 스마트폰, 3D 프린팅 부품 등 다양한 부품을 활용하여, 이 기기들은 빛과 물질의 상호작용을 직접 이해할 수 있는 실습 방식을 제공합니다. 스마트폰 애플리케이션[49][50]과 오픈소스 도구[51]는 통합을 용이하게 하며, 스펙트럼 데이터의 수집과 분석을 크게 단순화합니다. 전문 장비에 비해 해상도, 보정 정확도, 스트레이트 광 관리에 한계가 있지만, DIY 분광학은 귀중한 교육 경험을 제공하며[52], 시민 과학 이니셔티브에 기여하여 분광 기법에 대한 접근성을 촉진합니다.

참고 문헌

• 응용 분광학
• 천문학적 분광학
• 원자 분광학
• 생의학 분광법
• 코로니움
• 프랜시스 로워터
• 최소제곱 스펙트럼 분석
• 분광학자 목록
• 메타머리즘 (색상)
• 오페란도 분광법
• 산란 이론
• 스펙트럼 선 비율
• 스펙트럼 전력 분포
• 스펙트럼 이론
• 분광 표기법
• 텔루릭 오염
• 가상 영상 위상 배열

참고문헌

1.  요스텐, 하인츠-게르트; 알프레드 골로흐; 플록, 요르그; 킬루발드, 수잔 (2020). "서론". 원자 방출 분광법: AES - 스파크, 아크, 레이저 여기. 월터 드 그루이터 GmbH & Co KG. 1쪽. doi:10.1515/9783110529692-001. ISBN 978-3-11-052969-2.
2.  바르투시악, 마르시아 (2017-06-27), "아인슈타인의 미완성 교향곡: 도박, 두 개의 블랙홀, 그리고 새로운 천문학 시대의 이야기", 아인슈타인의 미완성 교향곡, 예일 대학교 출판부, doi:10.12987/9780300228120, ISBN 978-0-300-22812-0, OCLC 1039140043, S2CID 246149887, 2023-05-22 구글 조회 책
3.  옥스퍼드 미국 대학 사전. G.P. 퍼트남의 아들들. 2002년. ISBN 978-0-399-14415-8. OCLC 48965005.
4.  햄스, 고든 G. (2005). 생물과학을 위한 분광학. 존 와일리 앤 선즈. 36–37쪽. ISBN 978-0-471-73354-6.
5.  카르투넨, 한누; 크뢰거, 페카; 오자, 헤이키; 포우타넨, 마르쿠; 도너, 칼 요한 편집 (2016). 기초 천문학 (6판). 스프링거. 73쪽. ISBN 978-3-662-53045-0.
6.  에드워즈, 스티븐 A. (2012년 11월 19일). "아이작 뉴턴과 색깔 문제". 미국 과학 진흥 협회. 2025-11-23에 확인함.
7.  "1861년: 제임스 클럭 맥스웰의 가장 위대한 해". 킹스 칼리지 런던. 2011년 4월 18일. 2013년 6월 22일 원본에서 보관됨. 2013년 3월 28일에 확인함.
8.  "분광학이란 무엇인가?". 파스코. 2023-06-14에 원본에서 보관됨.
9.  서튼, M. A. (1974). "존 허셜 경과 영국에서의 분광학 발전". 영국 과학사 저널. 7 (1). 케임브리지 대학교 출판부: 42–60. doi:10.1017/S0007087400012851. JSTOR 4025175.
10.  라지치, 데얀 (2019). "라만 현미경/분광학 입문". 라도비치, 빌야나 부첼리치; 라지치, 데얀; 니크시치, 미오미르 (편집). 분자 방법과 라만 현미경/분광학의 농업 과학 및 식품 기술에서의 응용. 런던: 유비퀴티 프레스. 143–150쪽. doi:10.5334/bbj.i. ISBN 978-1-911529-52-1. JSTOR j.ctvmd85qp.12.
11.  페렐만, L. T.; 백맨, V.; 월리스, M.; 조니오스, G.; 마노하란, R.; 누스라트, A.; 쉴즈, S.; 세일러, M.; 리마, C.; 하마노, T.; 잇츠칸, I.; 반 댐, J.; 크로포드, J. M.; 펠드, M. S. (1998-01-19). "생체 조직에서 반사율에서 주기적 미세 구조 관찰: 핵 크기 분포 측정을 위한 새로운 기법". 물리 리뷰 레터스. 80 (3): 627–630. 참고 자료: 1998PhRvL.. 80..627P. doi:10.1103/PhysRevLett.80.627.
12.  쿠마르, 만짓 (2008). "1장". 양자: 아인슈타인, 보어, 그리고 현실의 본질에 관한 위대한 논쟁 (1판 미국판). W. W. 노턴 앤 컴퍼니. ISBN 978-1-84831-103-9. 2025-11-23에 확인함.
13.  "스펙트라와 그들이 우리에게 알려줄 수 있는 것들". 우주를 상상해 보세요! NASA 고다드 우주비행센터. 2013년 8월. 2025-11-23에 확인함.
14.  노넬, 산티; 비아피아니, 크리스티아노 (2008년 10월 16일). "기본 분광학". 광생물학 과학 온라인. 2025-11-23에 확인함.
15.  사비아, 스티븐 편집 (2025년 9월 9일). "분광학 101 – 스펙트럼의 종류와 분광학". NASA야. 2025-12-02에 확인함.
16.  알렉산더 크라미다; 랄첸코, 유리 (2024년 11월). "원자 스펙트럼 데이터베이스". NIST 표준 참고 데이터베이스 78. 5.12. 국립표준기술연구소. doi:10.18434/T4W30F. 2025-11-24에 확인함.
17.  아시모프, 아이작 (1988) [1966]. 물리학 이해하기. 도싯 프레스 재출판 시리즈. 1권. 반스 앤 노블 출판사. 108쪽. ISBN 978-0-88029-251-1.
18.  수툴라, 매디 (2018년 가을). "에너지, 주파수, 파장" (PDF). 3.091: 고체 화학 입문. 매사추세츠 공과대학교. 2025-11-27에 확인함.
19.  사울, 루이즈 (2019년 1월 9일). "화학 분석을 위한 다양한 분광법 유형". AZO 옵틱스. 2021-11-10에 확인함.
20.  "에스프레소의 맛". 유럽 남부 천문대. 2015년 9월 14일. 2015년 9월 15일에 확인함.
21.  "동적 기계적 해석". 고분자의 특성화 및 분석. 존 와일리 앤 선즈. 2008년. 649쪽. ISBN 978-0-470-23300-9.
22.  크라우치, 스탠리 R.; 스쿠그, 더글라스 A.; 홀러, F. J. (2007). 기기 분석 원리. 호주: 톰슨 브룩스/콜. ISBN 978-0-495-01201-6.
23.  마리아니, Z.; 스트롱, K.; 울프, M.; 로우, P.; 월든, V.; 포갈, P. F.; 덕, T.; 레신스, G.; 터너, D. S.; 콕스, C.; 엘로란타, E.; 드러먼드, J. R.; 로이, C.; 터너, D. D.; 후닥, D.; 린덴마이어, I. A. (2012). "두 대의 대기 방출 복사 간섭계를 이용한 북극의 적외선 측정". 대기 측정 기법. 5 (2): 329–344. 참고 코드: 2012AMT..... 5..329M. doi:10.5194/amt-5-329-2012.
24.  알렉산드로풀로스, N. G.; 테오도리두, I. (1988). "X선 비탄성 산란 분광법과 고체 상태 물리학에서의 응용". In Ferreira, J. G.; 라모스, M. T. (편). 원자 및 고체 물리학에서의 X선 분광학. 나토 ASI 시리즈. 제187권. 스프링어, 보스턴, 매사추세츠. 279–299쪽. DOI:10.1007/978-1-4613-0731-0_13. ISBN 978-1-4612-8054-5.
25.  크로토, H. W. (1975). 분자 회전 스펙트럼. 윌. ISBN 978-0-471-50853-3. OCLC 793428.
26.  필립 R. 벙커; 젠슨, 페르 (1998). 분자 대칭과 분광학 (2판). 오타와: NRC 리서치 프레스. ISBN 9780660196282.
27.  파푸셰크, 두산; 알리예프, 마메드 라기모비치 (1982). 분자 진동-회전 스펙트럼: 다원자 분자의 고해상도 적외선, 마이크로파, 라만 분광의 이론과 응용. 암스테르담: 엘스비어 사이언티픽 출판사. ISBN 978-0-444-99737-1. OCLC 7278301.
28.  윌슨, 에드가 B.; 데키우스, 존 C.; 크로스, 폴 C. (1980-03-01). 분자 진동: 적외선 및 라만 진동 스펙트럼 이론. 쿠리어 코퍼레이션. ISBN 978-0-486-63941-3. OCLC 1023249001.
29.  레만, 케빈 K.; 베르덴, 길; 엥겔른, 리처드 (2009). "공동링 분광법 입문". 베르덴, 길; 엥겔른, 리처드 (편집). 공동성 링다운 분광법: 기법과 응용. 존 와일리 앤 선즈. 1–3쪽. ISBN 978-1-4443-0824-2.
30.  에반스, C. L.; 셰, X. S. (2008). "일관된 반스톡스 라만 산란 현미경: 생물학과 의학을 위한 화학 영상". 분석 화학 연례 리뷰. 1: 883–909. 참고 코드: 2008ARAC.... 1..883E. doi:10.1146/annurev.anchem.1.031207.112754. PMID 20636101.
31.  뎀트뢰더, W. (2008). 레이저 분광학 (4판). 스프링거 사이언스 & 비즈니스 미디어. 314쪽. ISBN 978-3-540-73418-5.
32.  오어, 브라이언; 하우브, J. G.; 그, Y.; 화이트, R. T. (2016). "펄스 조절 광 파라메트릭 발진기의 분광학적 응용". 두아르테, F. J. (편집). 조정 가능한 레이저 응용 (3판). 보카 레이턴: CRC 프레스. 17–142쪽. ISBN 978-1-4822-6106-6.
33.  백맨, V.; 월리스, M. B.; 페렐만, L. T.; 아렌트, J. T.; 구르자르, R.; 뮐러, M. G.; 장, Q.; 조니오스, G.; 클라인, E.; 맥길리컨, T.; 샤프셰이, S.; 발데즈, T.; 바디자데건, K.; 크로포드, J. M.; 피츠모리스, M. (2000년 7월). "침습 전 암세포의 검출". 자연. 406 (6791): 35–36. 비브코드: 2000Natur.406... 35B. doi:10.1038/35017638. ISSN 1476-4687. PMID 10894529. S2CID 4383575.
34.  머레이, 커밋 K.; 보이드, 로버트 K.; 에버린, 마르코스 N.; 랭글리, G. 존; 리, 리앙; 나이토, 야스히데 (2013). "질량분석법과 관련된 용어 정의 (IUPAC 권고사항 2013)". 순수 및 응용화학. 85권 (7): 1. DOI:10.1351/PAC-REC-06-04-06. ISSN 0033-4545.
35.  볼, 데이비드 W. (2006년 9월). "광음향 분광학". 분광학 온라인. 2025-11-25에 확인함.
36.  살예, 에하르트 K. H.; 장, 시앙; 잭 에크스타인; 왕, 레이 (2021). "음향 방출 분광학: 지재료 및 관련 물질에서의 응용". 응용과학. 11 (19): 8801. doi:10.3390/app11198801.
37.  시니친, N. A.; 퍼신, Y. V. (2016). "스핀 잡음 분광법 이론: 리뷰". 물리학 진척 보고서. 79 (10) 106501. arXiv:1603.06858. 비브코드: 2016RPPh... 79j6501S. doi:10.1088/0034-4885/79/10/106501. PMID 27615689. S2CID 4393400.
38.  솔리, D. R.; 추, J.; 잘랄리, B. (2008). "실시간 분광학을 위한 증폭된 파장-시간 변환". 네이처 포토닉스. 2 (1): 48–51. 참고 코드: 2008NaPho... 2...48S. doi:10.1038/nphoton.2007.253.
39.  초우, 제이슨; 솔리, 다니엘 R.; 잘랄리, 바흐람 (2008). "증폭 분산 푸리에 변환을 이용한 서브기가헤르츠 해상도의 실시간 분광학". 응용 물리학 편지. 92 (11): 111102. arXiv:0803.1654. 참고 코드: 2008ApPhL.. 92k1102C. doi:10.1063/1.2896652. S2CID 53056467.
40.  "미디어 공고: 브라질 천문학자들의 주요 결과 발표를 위한 기자회견". ESO 발표. 유럽 남부 천문대. 2013년 8월 20일. 2013년 8월 21일 확인.
41.  바워스, 브라이언 (2001). 찰스 휘트스톤 경 FRS: 1802–1875 (2판). 국제공학기술(IET). 207–208쪽. ISBN 978-0-85296-103-2.
42.  존 C. D. 브랜드 (1995). "방출과 흡수, 약 1800–1870". 빛의 선: 분산 분광의 원천, 1800 – 1930. 고든 앤 브리치 출판사. 57쪽. ISBN 978-2-88449-162-4.
43.  왕, 시핑; 와커, 제임스 P. (2006). "NIR 분광법을 이용해 풍화된 목재 노출 시간 예측하기" (PDF). WTCE 2006 – 제9회 세계 목재공학 회의. 원본(PDF)은 2021-03-01에 보관됨. 2009-06-22에 확인함.
44.  셔, D. (1968). "상대론적 도플러 효과". 캐나다 왕립천문학회 저널. 62: 105. 참고 자료: 1968JRASC.. 62.105S.
45.  베리테, 클레망 (2021년 7월 22일). "독일과 프랑스, 새끼 도태 중단". 뉴스엔딥. 2025-11-24에 확인함.
46.  그라우-루크, 엔릭; 구크, 맥심; 베세릴-로메로, 이그나시오; 이스키에르도-로카, 빅토르; 페레스-로드리게스, 알레한드로; 볼트, 피터; 반 덴 브루엘, 피에케; 룰레, 울페르트 (2022년 3월). "산업 환경에서 유연한 PV 모듈 캡슐화를 위한 AlO x 장벽층의 두께 평가, 정상 반사와 머신러닝". 태양광 발전의 진전: 연구 및 응용. 30권 (3호): 229–239. DOI:10.1002/PIP.3478. ISSN 1062-7995.
47.  프라크노이, 앤드류; 모리슨, 데이비드 (2016년 10월 13일). "천문학". 오픈택스. 2025-11-24에 확인함.
48.  "DIY 웹캠 회절 격자 분광기". 물리학 오픈랩. 2025-03-04에 확인함.
49.  "분광경". 앱 스토어. 2025년 2월 27일. 2025-03-04에 확인함.
50.  "분광경 - 구글 플레이 앱". play.google.com. 2025-03-04에 확인함.
51.  라이트, 레스 (2025년 2월 16일). "leswright1977/PySpectrometer2". GitHub. 2025-03-04에 확인함.
52.  "프로젝트 스펙트라!" 대기 및 우주 물리학 연구소. 2025-03-04에 확인함