1. 개요
分光學 / Spectroscopy분석화학의 하위 분야 중 하나로, 물질에 빛을 비추면 빛이 변하는 방식을 분석해, 그 물질이 어떤 성분으로 이루어져 있고 어떤 특징을 가졌는지 알아내는 학문이다. 프리즘과 같은 분광기를 사용하여 스펙트럼을 측정하고, 이를 통해 물질의 특성을 연구한다.
2. 상세
물질마다 고유한 스펙트럼을 가지기 때문에, 이 정보를 '지문'처럼 활용해 물질을 분석하는 것이 분광학의 핵심이다. 예를 들어, 불꽃 반응 실험에서 특정 금속이 들어 있는 물질을 태울 때, 금속마다 불꽃의 색이 다른 것을 볼 수 있었을 것이다. 이런 식으로 물질이 내놓는 빛(스펙트럼)을 분석하면, 그 안에 어떤 원소가 들어 있는지 알 수 있다.1859년 독일의 화학자 로베르트 빌헬름 분젠이 오늘날 '원자 방출 분광법'에 속하는 원소 분석 방법을 개발하면서 훨씬 분석이 정밀해졌다. 예를 들어 리튬과 스트론튬, 루비듐의 불꽃 반응은 붉은색으로 비슷하지만, 원자 방출 스펙트럼 분석을 통해, 각 원소가 방출하는 빛의 파장이 다르다는 것을 알 수 있다.[1]
현대 천문학·천체물리학에서도 분광학은 널리 사용되며, 역사적으로는 태양의 분광 관측을 통해 헬륨이 처음 발견되는 등 밀접한 관계가 있다.
3. 분광법
분광법이란 분광학의 원리를 바탕으로 스펙트럼을 측정하고 물질을 분석하기 위해 사용되는 기술 및 방법이다. 분광법의 대략적인 종류는 다음과 같다.- 흡광 분광법(Absorption Spectroscopy)
- 적외선 분광법
- NIRS(근적외선 분광법)
- 원자 흡수 분광법(AAS, Atomic Absorption Spectroscopy)
- 방출 분광법(Emission Spectroscopy)
- 산란 분광법(Scattering Spectroscopy)
- 열탈착 분광법
- 핵자기공명분광법
4. 관련 노벨물리학상 수상 목록
- 1907년: 정밀한 광학장치 개발과 분광학적 측정 (마이컬슨-몰리 실험)
- 1924년: X선 분광학 분야의 발견과 연구
- 1981년: 레이저 분광학의 연구, 고분해능 전자분광학의 연구
- 1994년: 중성자 분광학의 연구와 응집물질 연구에서의 중성자 산란 기법의 개발
- 2005년: 광학 주파수 빗 기술을 포함하여 레이저 기반의 정밀 분광학의 개발에 관한 공헌
[1] 리튬은 670.8㎚와 610.4㎚의 방출 선을, 스트론튬은 674.9㎚와 607.4㎚의 방출 선을, 루비듐은 780.0㎚와 794.7㎚의 방출 선을 가진다.