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除直讀光譜以外的常見(jiàn)的光譜分析方法
發(fā)布時(shí)間：2019-12-24 10:39:15 點(diǎn)擊：6664
當(dāng)一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的光通過(guò)一種物質(zhì)時(shí)，光束中的某些成分便會(huì)有所減弱，當(dāng)經(jīng)過(guò)物質(zhì)而被吸收的光束由光譜儀展成光譜時(shí)，就得到該物質(zhì)的吸收光譜。幾乎所有物質(zhì)都有其獨(dú)特的吸收光譜。原子的吸收光譜所給出的有關(guān)能級(jí)結(jié)構(gòu)的知識(shí)同發(fā)射光譜所給出的是互為補(bǔ)充的。
一般來(lái)說(shuō)，吸收光譜學(xué)所研究的是物質(zhì)吸收了那些波長(zhǎng)的光，吸收的程度如何，為什么會(huì)有吸收等問(wèn)題，研究的對(duì)象基本上為分子。
吸收光譜的光譜范圍是很廣闊的，大約從10nm到1000μm。在200nm到800nm的光譜范圍內(nèi)，可以觀測(cè)到固體、液體和溶液的吸收，這些吸收有的是連續(xù)的，稱(chēng)為一般吸收光譜；有的顯示出一個(gè)或多個(gè)吸收帶，稱(chēng)為選擇吸收光譜。所有這些光譜都是由于分子的電子態(tài)的變化而產(chǎn)生的。
選擇吸收光譜在有機(jī)化學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，包括對(duì)化合物的鑒定、化學(xué)過(guò)程的控制、分子結(jié)構(gòu)的確定、定性和定量化學(xué)分析等。
分子光譜技術(shù)
分子的紅外吸收光譜一般是研究分子的振動(dòng)光譜與轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的，其中分子振動(dòng)光譜一直是主要的研究課題。
分子振動(dòng)光譜的研究表明，許多振動(dòng)頻率基本上是分子內(nèi)部的某些很小的原子團(tuán)的振動(dòng)頻率，并且這些頻率就是這些原子團(tuán)的特征，而不管分子的其余的成分如何。這很像可見(jiàn)光區(qū)域色基的吸收光譜，這一事實(shí)在分子紅外吸收光譜的應(yīng)用中是很重要的。多年來(lái)都用來(lái)研究多原子分子結(jié)構(gòu)、分子的定量及定性分析等。
散射光譜
在散射光譜學(xué)中，拉曼光譜學(xué)是最為普遍的光譜學(xué)技術(shù)。當(dāng)光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，除了光的透射和光的吸收外，還觀測(cè)到光的散射。在散射光中除了包括原來(lái)的入射光的頻率外（瑞利散射和廷德耳散射），還包括一些新的頻率。這種產(chǎn)生新頻率的散射稱(chēng)為喇曼散射，其光譜稱(chēng)為拉曼光譜。
拉曼散射的強(qiáng)度是極小的，大約為瑞利散射的千分之一。拉曼頻率及強(qiáng)度、偏振等標(biāo)志著散射物質(zhì)的性質(zhì)。從這些資料可以導(dǎo)出物質(zhì)結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成成分的知識(shí)。這就是拉曼光譜具有廣泛應(yīng)用的原因。
由于拉曼散射非常弱，所以一直到1928年才被印度物理學(xué)家拉曼等所發(fā)現(xiàn)。他們?cè)谟霉療舻膯紊鈦?lái)照射某些液體時(shí)，在液體的散射光中觀測(cè)到了頻率低于入射光頻率的新譜線。在拉曼等人宣布了他們的發(fā)現(xiàn)的幾個(gè)月后，蘇聯(lián)物理學(xué)家蘭茨見(jiàn)格等也獨(dú)立地報(bào)道了晶體中的這種效應(yīng)的存在。
拉曼效應(yīng)起源于分子振動(dòng)（和點(diǎn)陣振動(dòng)）與轉(zhuǎn)動(dòng)，因此從拉曼光譜中可以得到分子振動(dòng)能級(jí)（點(diǎn)陣振動(dòng)能級(jí)）與轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)結(jié)構(gòu)的知識(shí)。
拉曼散射強(qiáng)度是十分微弱的，在激光器出現(xiàn)之前，為了得到一幅完善的光譜，往往很費(fèi)時(shí)間。自從激光器得到發(fā)展以后，利用激光器作為激發(fā)光源，拉曼光譜學(xué)技術(shù)發(fā)生了很大的變革。激光器輸出的激光具有很好的單色性、方向性，且強(qiáng)度很大，因而它們成為獲得拉曼光譜的近乎理想的光源，特別是連續(xù)波氬離子激光器與氨離子激光器。于是拉曼光譜學(xué)的研究又變得非?；钴S了，其研究范圍也有了很大的擴(kuò)展。除擴(kuò)大了所研究的物質(zhì)的品種以外，在研究燃燒過(guò)程、探測(cè)環(huán)境污染、分析各種材料等方面拉曼光譜技術(shù)也已成為很有用的工具。
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