吸収スペクトルは、その物理的状態のいずれかにおける物質又は物質と光の相互作用の産物です。しかし、相互作用には波長の範囲の広いセグメントと電磁放射のエネルギーが含まれるため、定義は単純な可視光を超えています。
したがって、一部の固体、液体、または気体は、異なるエネルギーまたは波長の光子を吸収できます。紫外放射、続いて可視光線から、赤外線放射または光へ、マイクロ波波長にステップインします。
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人間の目は、物質と可視光の相互作用のみを知覚します。同様に、プリズムや媒質を通過する白色光の色成分の回折も考慮できます（上図）。
光線が物質を通過して「捕らえられ」、分析された場合、特定の色の帯がないことがわかります。つまり、背景とは対照的に黒い縞が観察されます。これは吸収スペクトルであり、その分析は機器分析化学および天文学の基本です。
原子吸収
出典：Wikimedia CommonsのAlmuazi
上の画像は、元素または原子の典型的な吸収スペクトルを示しています。黒い帯は吸収された波長を表し、他の帯は放出された波長であることに注意してください。これは、対照的に、原子放出スペクトルは放出された色の縞のある黒い帯のように見えることを意味します。
しかし、これらの縞模様は何ですか？原子が吸収または放出するかどうかを簡単に知る方法（蛍光またはリン光を導入せずに）？答えは、原子の許可された電子状態にあります。
電子遷移とエネルギー
電子は原子核から離れる方向に移動し、低エネルギー軌道から高エネルギー軌道に遷移する間、正に帯電します。このため、量子物理学で説明されているように、特定のエネルギーの光子を吸収して、電子遷移を実行します。
したがって、エネルギーは量子化され、光子の半分または4分の3を吸収するのではなく、特定の周波数値（ν）または波長（λ）を吸収します。
電子が励起されると、より高いエネルギーの電子状態に無制限に留まることはありません。それは光子の形でエネルギーを放出し、原子はその基底または元の状態に戻ります。
吸収された光子が記録されるかどうかに応じて、吸収スペクトルが得られます。放出された光子が記録された場合、結果は放出スペクトルになります。
この現象は、元素のガス状または霧状のサンプルを加熱すると、実験的に観察できます。天文学では、これらのスペクトルを比較することで、星の組成、さらには地球との相対的な位置を知ることができます。
可視スペクトル
最初の2つの画像でわかるように、可視スペクトルには、紫から赤までの色と、材料が吸収する量に関するすべての色合い（暗い色合い）が含まれています。
赤色光の波長は、650 nm以降の値に対応します（赤外線で消えるまで）。そして、一番左の紫と紫のトーンは、最大450 nmの波長値をカバーしています。可視スペクトルの範囲は約400〜700 nmです。
λが増加すると、光子の周波数が減少するため、そのエネルギーも減少します。したがって、紫色の光は赤色の光（波長が長い）よりもエネルギーが高い（波長が短い）。したがって、紫色の光を吸収する材料は、より高いエネルギーの電子遷移を伴います。
材料が紫を吸収する場合、それはどの色を反映しますか？それは緑がかった黄色に見えます。つまり、その電子は非常にエネルギッシュな遷移をします。一方、材料が低エネルギーの赤色を吸収すると、青緑色が反映されます。
原子が非常に安定している場合、それは一般にエネルギーにおいて非常に遠い電子状態を示します。したがって、電子遷移を可能にするには、より高いエネルギーの光子を吸収する必要があります。
出典：GabrielBolívar
分子の吸収スペクトル
分子には原子があり、これらも電磁波を吸収します。ただし、それらの電子は化学結合の一部であるため、遷移は異なります。分子軌道理論の大きな成功の1つは、吸収スペクトルを化学構造に関連付ける能力です。
したがって、単結合、二重結合、三重結合、共役結合、および芳香族構造には、独自の電子状態があります。したがって、非常に特異的な光子を吸収します。
分子間相互作用、およびそれらの結合の振動（エネルギーも吸収する）に加えて、いくつかの原子を持つことにより、分子の吸収スペクトルは「山」の形を持ち、波長を構成するバンドを示します。電子遷移が発生します。
これらのスペクトルのおかげで、化合物を特徴付け、同定し、さらには多変量解析を通じて定量化することができます。
メチレンブルー
出典：Wnt、ウィキメディア・コモンズより
上の画像は、メチレンブルーインジケーターのスペクトルを示しています。その名前が明らかに示すように、それは色が青色です。しかし、その吸収スペクトルで確認できますか？
波長200〜300 nmの間にバンドがあることに注意してください。400 nmと500 nmの間にはほとんど吸収がありません。つまり、紫、青、または緑の色は吸収されません。
ただし、600 nmの後に強い吸収帯があるため、赤色光の光子を吸収する低エネルギーの電子遷移があります。
その結果、モル吸収率の値が高い場合、メチレンブルーは強い青色を示します。
クロロフィルaおよびb
出典：Wikimedia CommonsのSerge Helfrich氏
画像からわかるように、緑色の線はクロロフィルaの吸収スペクトルに対応し、青色の線はクロロフィルbの吸収スペクトルに対応しています。
まず、モル吸収率が最大のバンドを比較する必要があります。この場合、400 nmと500 nmの間の左側にあります。クロロフィルaは紫色を強く吸収し、クロロフィルb（青い線）は青色を吸収します。
約460 nmのクロロフィルbを吸収することにより、青色、黄色が反映されます。一方、650 nm付近のオレンジ色の光も強く吸収するため、青色を示します。黄色と青が混ざっている場合、結果はどうなりますか？緑です。
そして最後に、クロロフィルaは青紫色を吸収し、660 nmに近い赤色光も吸収します。したがって、黄色で「やわらかい」緑色を示します。
参考文献
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