電磁 (EM) 放射線は、その経路にある物質と相互作用する媒体を通じて伝播する振動する電場と磁場と考えることができます。放射線の電場は、物質内の原子または分子の電荷と相互作用します。一方、磁場は原子核の磁場と相互作用します。電磁放射線と物質の相互作用の研究は分光法と呼ばれます。分光法は、EM 放射線が物質とどのように相互作用するかを研究するもので、主に物質が光を吸収して放出する方法に焦点を当てています。このプロセスにより、関係する物質の原子および分子構造に関する独自の情報が明らかになり、その化学組成と特性に関する洞察が得られます。
EM 放射線は、波と粒子の両方として考えることができます。強度 (I) や振幅 (A) などの波の特性によって特徴付けることができます。ただし、物質との相互作用は、素粒子である光子の観点から考えられていることがよくあります。強度 (または放射照度) は、特定の時間間隔で特定の物質領域に当たる光子の数です。波の振幅は、波のピークと波の平衡点の間の距離です。放射の強度は、その振幅の 2 乗に正比例します。
EM 放射は、相互作用なしに物質を透過する場合があります。この場合、物質に入る放射と物質から出る放射の強度とエネルギーは同じになります。EM 放射と物質の相互作用は、さまざまな方法で発生する可能性があります。場合によっては、透過が発生し、放射が変更なしで物質を通過し、出口で同じ強度とエネルギーレベルを維持します。反射と散乱は、放射がその放射源に戻されるか、ランダムに分散される他の相互作用タイプです。エネルギーは変わらない場合 (弾性) もあれば、変化する場合もあります (非弾性)。もう 1 つの重要な相互作用は吸収です。吸収では、物質が放射からエネルギーを吸収し、透過した放射の強度が低下します。吸収されたエネルギーが後に物質によって放出されるときに、多くの場合は異なる波長の光として放出されます。
このような相互作用を分析するために、研究および産業界では、赤外線 (IR) 分光法、紫外可視 (UV-Vis) 分光法、核磁気共鳴 (NMR) 分光法、質量分析 (MS) など、さまざまな分光技術が使用されています。各技術は分子構造を独自の方法で調べることができ、化合物の正確な識別や複雑な化学システムの詳細な分析が可能になります。
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