분광기

요약 물질이 방출 또는 흡수하는 빛의 스펙트럼을 계측하는 장치. 파장스펙트럼의 좁은 영역을 분리시킨다.

좁은 뜻으로는 전자기파를 파장의 차이에 따라 분해하여 그 세기 분포를 측정하는 것이나, 넓은 뜻으로는 전자기파뿐만 아니라 전자선 등 입자선의 에너지 분석장치도 분광기라고 한다.

이용

리튬과 스트론튬의 구별, 세슘과 루비듐의 발견 등 원소를 구별할 수 있다. 또한 별의 스펙트럼선은 별의 광구와 별의 대기에 의해 생기므로, 이들 스펙트럼선을 분석해 보면 별을 이루는 구성 물질의 성분과 운동 상태, 온도 등을 알 수 있다.

분광학

스펙트럼의 관측으로부터 물질 중의 전자와 원자핵의 배열, 그리고 운동에 관한 정보를 얻을 수 있기 때문에, 분광학은 물질의 연구수단으로 매우 중요하다. 잘 알려진 빛과 열 외에 X선과 γ선, 마이크로파 등을 이용하여 연구한다.

종류

간섭분광기는 많은 광선이 서로 간섭하게 만든 장치이며 대표적인 것으로 패브리페로간섭계(Fabry-Pérot interferometer)가 있다. 분해능이 매우 높으며, 원자핵의 성질 때문에 생기는 원자 또는 분자 스펙트럼선의 미세한 분리구조를 연구하는 데 사용된다.

격자분광기는 회절격자를 사용한 분광기로서, 서로 접근한 파장의 빛을 분리하는 성능이 크고, 또 유리에 의한 흡수가 없기 때문에 적외선이나 자외선의 분광에 적합하다. 평면격자·오목면격자·계단격자(階段格子) 등이 사용된다.

프리즘분광기는 예전부터 널리 사용되고 있는 분광기로 주요부분은 [그림]과 같이 콜리메이터, 프리즘, 망원경으로 되어 있다. 슬릿에서 들어오는 빛은 평행광선이 되어 프리즘에 들어가며 프리즘을 지날 때는 분산되고, 망원경을 적당한 위치까지 움직이면 그 초평면(焦平面)에 스펙트럼의 각 색에 의한 슬릿상(像)이 보인다. 척도관에는 유리의 눈금판과 렌즈가 양끝에 부착되어 있다. 뒤에서 램프로 눈금판을 비추면 그 빛이 프리즘에서 반사하여 망원경의 초평면에 눈금의 상을 만들어 스펙트럼의 각 선의 파장을 읽을 수 있게 한다.

또, 분산에 의한 편향각(偏向角)이 파장과 관계없이 일정하게 되는 정편각(定偏角) 프리즘을 써서 망원경을 고정한 채 프리즘대(臺)를 돌려 그 회전에서 직접 파장을 읽을 수 있는 파장분광계도 있다. 이밖에 직시(直視) 프리즘을 써서 휴대할 수 있게 한 직시분광기, 사진장치가 부착된 분광사진기 등도 이에 속한다.

적외선의 분광에는 보통유리를 쓰지 않고 넓은 적외선 영역에 대해서 투과능이 있는 암염이나 브롬화칼륨(KBr) 등으로 만든 프리즘을 사용하고, 스펙트럼의 검출부에는 열전기더미[熱電堆]나 볼로미터·뉴매틱 셀·광전도 셀 등을 써서 미소전류를 증폭하여 그 세기를 측정하는 방법이 쓰인다.