Эта часть посвящена рассмотрению методов, основанных на способности вещества (полимера) взаимодействовать с полем элек­тромагнитного излучения [1]. В табл. 1 указаны различные области электромагнитного спектра, выделенные достаточно произвольно; каждая из них перекрьюается соседними областями.

Взаимодействие вещества с электромагнитным излучением разной длины волны сопровождается различными физическими про­цессами. При избирательном поглощении энергии света изменяется энергетическое состояние макромолекулы в результате таких внутри­молекулярных процессов, как переходы электронов, колебания атом­ных ядер, вращение ядер, электронов, атомных групп, поступательное и вращательное движение молекулы как целого.

Общую энергию молекулы можно представить как сумму энергии движения электронов Еэл, колебания атомов Екол и вращения всей молекулы Евр. Чтобы вызвать изменения какой-либо из этих форм движения за счет подвода энергии излучения извне, необходи­мо, чтобы частота излучения совпала с собственной частотой соответ­ствующей кинетической единицы. Таким образом, возникает резо­нансное поглощение энергии света, определяемое особенностями строения кинетических единиц полимера и их взаимодействием с со­седями; поглощение энергии происходит в том случае, если разность между двумя энергетическими уровнями АЕ соответствует энергии кванта [2]:

АЕ - h v = Ej - Е2„ где h - постоянная Планка, равная 6,626-10'3 Дж-с, v - частота колеба­ний, с1, Ei и Е2 - энергия молекулы в конечном (более высоком) и на­чальном (более низком) состояниях.

Энергия квантов имеет один порядок с величиной энергии диссоциации связей; поэтому электронное возбуждение иногда сопро­вождается фотохимическим разложением. Однако в большинстве слу­чаев разрыва химической связи не происходит, так как возбужденные молекулы возвращаются в исходное состояние в результате различ­ных фотофизических процессов, а в конденсированных средах, кроме того, взаимодействие между частицами приводит к быстрой передаче поглощенной энергии всему коллективу частиц.

Если электронные уровни расположены в молекуле близко друг от друга, то для электронного перехода достаточен видимый свет. Если уровни удалены друг от друга, то необходимо УФ - или рентгеновское излучение. ИК-излучение вызывает переходы между колебательными уровнями, радиочастотное - между вращательными. Длина волны электромагнитного колебания Я связана с собственной частотой колебания соотношением

Х~ с/ v,

где с - скорость света.

Поскольку энергия кванта электромагнитного излучения Е = h v, то Е = he / Я

Из этого следует, что с уменьшением длины волны электро­магнитного излучения его энергия возрастает, или, как говорят, излу­чение становится жестче.