第四章振动光谱
一、教学目的
理解掌握震动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。
二、重点、难点
重点：震动光谱分析的基本理论，红外光谱图的分析处理。
难点：震动光谱分析的基本理论。
三、教学手段
多媒体教学
四、学时分配
4学时
引言：
●1900～1910年间，科布伦茨（W．W．C。blentz）首先用红外光测量了一些有
机物液体的吸收光谱而建立起一种新的分析方法——红外光谱法。他发现分子中的一定原子群可以吸收特定的频率，这些特定的频率犹如人类的指纹，可以用来辨认分子中特定原子群的存在。
●它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析（包括定性和
定量）。红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。
●不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定本知物，并按
其吸收的强度来测定它们的含量。因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。
●红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始
较晚。红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如X射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。
所谓振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长授长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。如果用的光源是红外光波，即0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。本章主要介绍红外光谱的原理及其在无机非金属材料中的应用，对拉曼光谱只作简单的介绍。
红外光谱法就逐渐形成了一个极其有效而广泛的分析方法。它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分（包括定性和定量）。红外光谱法作分子结构研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定未知物，并按其吸收的强度来测定它们的含量。因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。现在又发展成红外光谱与色谱的联机、与质谱相结合，同时由于计算技术的迅猛发展和应用，使得红外光谱在分析化学领域中成为有力的工具。
红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始较晚，目前已经对许多无机化合物的基团、化合物的键及其他键的振动吸收波长范围作了测定，但是数量上远不及有机化合物，在应用方面亦不够广泛。至于在无机非金属材料学科中的应用和研究开展得较少。事实上红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如Ｘ射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。
第一节 振动光谱的基本原理
一、光与分子的相互作用
1．光的二重性
光同时具有波动性和微粒性两重性，所以它既是一种振动波，又是一种以高速度移动的粒子流，可以把它称为光量子或光子。在表示光的特征时，可以用波的基本公式c=λν。表示（ c 为光速，11010*3-cms ；λ是波长cm ；。ν是频率，Hz 或1-S ）。同时又可以把光的频率ν与光量子的能量E 按照普朗克公式表示：
νh E = （4-1） 式中h （普朗克常数）=6.63 × `3410-J.S
E ＝h （c/λ） 或E ＝hc ~v （4-2）
式中~
v =1/λ即为波数，既单位内的波动数。
~v 的量纲较多地用1-cm 表示，在红外光谱图中都用波数1-cm 标志。 ~
v =)(104
m μλ1-cm 2．原子或分子的能量组成
分子的运动可分为移动、转动、振动和分子内的电子运动。而每种运动状态又都属于一定的能级，因此分子的总能量可以表示为：
e v r t E E E E E E ++++=0 （4-3）
式中0E 是分子内在的能量，不随分子运动而改变，亦即是固定的；t E 、r E 、v E 、e E 分别表示分子的移动、转动、振动和电子能量。
二、分子振动模型
分子中的原子或原子基团是相互作连续运动的，根据分子的复杂程度，它们振动运动的方式亦不同。
图4－2 双原子分子能级示意图 图4—3 双原子分子振动
1．双原子分子的振动模型——简谐振动
（1）双原子分子的谐振模型 假设两原子的质量各为1m 和2m ,它们相对地沿平衡校间距。两原子至质量中心G 的距离分别为1r 和2r 。当振动的某一瞬间，两原子距质量中心G 的距离移至'1r 和'2r 。 r='1r +'2r 和 1m '1r =2m '2r (4-6) '1r =
212m m r m +和 '2r =2
11m m r m + （4-7） 而体系的动能
22'222'1121)(21)(21r r m r m E k μ=+= （4-8） 其中μ称折合质量。其值由下式定义
μ=2
121m m m m + (4-9)
又设当两原子振动时的位移R ＝r-e r ，那么分子振动时的势能用简谐振动近似地表示：
p E =21k 2R =2
1k 2)(e r r - (4-10) 这里的k 表示两原子间化学键的弹力常数。从量子力学出发，若把p E (R)代人薛定愕方程，就可以得到分子振动的总能量：
hv V E v )2
1(+= (4-11) V 是振动量子数，V=0，1，2，3……, v 是振动频率。从式（4-11）可知，当V=0时，
v E =hv 2
1（v c v ~=）也不为零。这表明，即使在绝对零度时，这种振动能量也消除不了，仍然会存在，这也就是图4－1中零点能的含义。
将式（4-5）v =
π21m k 应用于双原子分子时可写成μπk v 21=或用波数表示为： μπk v 21
~= （4-12）
这里需要说明的是所谓化学键的力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长0.Inm 后的回复力。很多分子键的力常数在几个~几十个N*510-。
如果键力常数k 以N/cm 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，式(4-12)亦可写为
μk
v 1307~=
μ的原子质量单位是
21211)(N m m m m +=μ 式中N 0——阿伏加德罗常数=6.023 ×2310。
若已知分子中原子间键的力常数k,就可以计算出吸收谱带的位置了v ~
)(1-cm 。巴格儿（Badger ）和喀尔迪（Gardy ）曾经提出过求双原子分子AB 键力常数的经验公式： b r X X aN k o B A
+=43
2)( (4-13)
式中a,b 是和原子在周期表中位置有关的常数，N 是两原子间的价键数,0r 是核间距离，A X 和B X 分别代表两原子的电负性。取Hcl 为例作以下的计算:
a ＝1.6 7 0r ＝1.2 7 A X =2.0
b=0.30 N=1， XB ＝3 0
cm N k Hcl /1.51.3)27
.10.30.2(67.14/32=+??= 从而可算得Hcl 的伸动基频：
1
5.351
5.351.51307~+?=v ＝ 29931-cm 反之，从红外吸收光谱图上化合物的吸收频率（波数），也可以计算振动的力常数。表4－1列举一些键的伸缩振动的力常数。·
（2）非谐振子
双原子分子吸收红外辐射后发生振动能级的跃迁，除了按光谱选律的△υ =±1跃迁外，量子力学的非谐振子处理还可以取 △υ =±2，△υ =±3等。
1）基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即υ =0 → 1产生的峰）
基频峰的峰位等于分子的振动频率
基频峰强度大——红外主要吸收峰 1L υνν?=?=
第四章振动光谱 一、教学目的 理解掌握震动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。 二、重点、难点 重点：震动光谱分析的基本理论，红外光谱图的分析处理。 难点：震动光谱分析的基本理论。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 4学时 引言： ●1900～1910年间，科布伦茨（W．W．C。blentz）首先用红外光测量了一些有 机物液体的吸收光谱而建立起一种新的分析方法——红外光谱法。他发现分子中的一定原子群可以吸收特定的频率，这些特定的频率犹如人类的指纹，可以用来辨认分子中特定原子群的存在。 ●它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析（包括定性和 定量）。红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。 ●不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定本知物，并按 其吸收的强度来测定它们的含量。因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。 ●红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始 较晚。红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如X射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。 所谓振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长授长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。如果用的光源是红外光波，即0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。本章主要介绍红外光谱的原理及其在无机非金属材料中的应用，对拉曼光谱只作简单的介绍。
结构化学试卷 班级姓名分数 一、选择题( 共11题15分) 1. 2 分(3251) 3251 下列哪一种说法是正确的？------------------------------------------------ ( ) (A) 略去离心变形，任何分子的转动谱项均可表示为BJ(J+1) (B) 根据非极性双原子分子的转动跃迁选律， J=0说明该分子的转动能级不能改 变 (C) 一双原子分子给定电子组态的振动能级是不等间隔的 2. 2 分(3239) 3239 运用刚性转子模型处理异核双原子分子纯转动光谱，一般需知几条谱线的ν~(J)，就可计算其核间距？ (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 3. 2 分(3182) 3182 红外光谱中的指纹区源于：---------------------------- ( ) (A) 分子中特征基团的振动 (B) 分子骨架振动 (C) 分子的所有简正振动 (D) 分子的转动 4. 2 分(3125) 3125 下列分子的UPS 与N2的UPS 十分相似的是：------------ ( ) (A) O2(B) (C) H2(D) CO 5. 1 分(3169) 3169 对于C-Cl 键振动光谱特征频率最大的是：---------------------------- ( ) 6. 1 分(3170) 3170 由下述实验方法可验证分子轨道能级顺序的是：---------------------------- ( ) (A) 红外光谱(B) 核磁共振(C) 质谱(D) 光电子能谱 7. 1 分(3167) 3167 下列分子转动光谱中出现谱线波长最长的是：---------------------------- ( )
第三章红外光谱分析、原子吸收光谱、气相色谱练习题 一、选择题 1.在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是（） A原子光谱 B分子光谱 C可见分子光谱 D红外光谱 2.双光束分光光度计与单光束分光光度计相比，其突出优点是 ( ) A 可以扩大波长的应用范围 B 可以采用快速响应的检测系统 C 可以抵消吸收池所带来的误差 D 可以抵消因光源的变化而产生的误差 3. 一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( ) A 玻璃 B 石英 C 卤化物晶体 D 有机玻璃 4. 不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为 ( ) A 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂 B 分子中有些振动能量是简并的 C 因为分子中有 C、H、O 以外的原子存在 D 分子某些振动能量相互抵消了 5.水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动 ( ) A 2 个，不对称伸缩 B 4 个，弯曲 C 3 个，不对称伸缩 D 2 个，对称伸缩 6.能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为 ( ) A 色散型红外分光光度计
B 双光束红外分光光度计 C 傅里叶变换红外分光光度计 D 快扫描红外分光光度计 7. 红外光谱法, 试样状态可以是 ( ) A 气体状态 B 固体状态 C 固体, 液体状态 D气体, 液体, 固体状态都可以 8.原子发射光谱的产生是由（） A.原子的次外层电子在不同能态问跃迁 B.原子的外层电子在不同能态间跃迁 C.原子外层电子的振动和转动 D.原子核的振动 9.原子吸收光谱法是一种成分分析方法, 可对六十多种金属和某些非金属元素进行定量测定, 它广泛用于( ) 的定量测定。 A.低含量元素 B.元素定性 C.高含量元素 D.极微量元素 10.原子吸收光谱分析中，乙炔是（） A. 燃气－助燃气 B. 载气 C. 燃气 D.助燃气 11.原子吸收光谱光源发出的是（） A. 单色光 B. 复合光 C. 白光 D. 可见光 12.在气相色谱分析中, 用于定性分析的参数是 ( ) A 保留值 B 峰面积 C 分离度 D 半峰宽 13.在一维气相色谱分析中, 用于定量分析的参数是 ( ) A 保留时间 B 保留体积 C 半峰宽 D 峰面积
第三章 共价键和双原子分子的结构化学 1试计算当Na +和Cl -相距280pm 时，两离子间的静电引力和万有引力；并说明讨论化学键作用力时，万有引力可以忽略不计。 (已知万有引力 2 21r m m G F =，G=6.7*10-11N.m 2.kg -2; 静电引力2 21r q q K F =，K=9.0*109N.m 2.C -2) 解：已知Na 摩尔质量为 22.98977 g/mol Cl 摩尔质量为 35.453 g/mol )(10 *946.2) 10 *280() 10*602.1(10 *0.99 2 12 2 19 9 2 21N r q q K F ---=== )(10*9207.1) 10*022.6(*)10 *280(10 *453.35*10*98977.2210 *7.642 2 23 2 12 3 3 11 221N r m m G F -----=== 万有引力要比静电引力小得多，在讨论化学键作用时万有引力可以忽略不计 2、写出O 2.,O 2+,O 2-,O 22-的键级、键长长短次序及磁性 解： O 2的分子轨道及电子排布如下 4、试比较下列同核双原子：B 2,C 2,N 2,O 2,F 2的键级、键能和键长的大小关系，在相邻两个分子间填入“<”或“>”符号表示 解 键级：B 2(1)
第二章振动光谱作业 1．红外光区的划分？ 红外光按波长不同划分为三个区域：近红外区域（1-2.5微米）/中红外区域（2.5-25微米）/远红外区域（25-1000微米） 2．振动光谱有哪两种类型？多原子分子的价键或基团的振动有哪些类型？同一种基团哪种振动的频率较高？哪种振动的频率较低? 振动光谱有红外吸收光谱和激光拉曼光谱两种类型。 价键或基团的振动有伸缩振动和弯曲振动。其中伸缩振动分为对称伸缩振动和非对称伸缩振动；弯曲振动则分为面内弯曲振动（剪式振动、面内摇摆振动）和面外弯曲振动（扭曲振动、面外摇摆振动）。 伸缩振动频率较高，弯曲振动频率较低。（键长的改变比键角的改变需要更大的能量）非对称伸缩振动的频率高于对称伸缩振动。 3. 说明红外光谱产生的机理与条件？ 产生机理： 当用红外光波长范围的光源照射物质时，物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，若振动频率恰与红外光波段的某一频率相等时就引起共振吸收，使光的透射强度减弱，使通过试样的红外光在一些波长范围内变弱，在另一些范围内则较强，用光波波长（或波数）对光的透过率作图，便可得到红外光谱 产生条件： 1）辐射应具有能满足物质产生振动-转动跃迁所需的能量，即振动的频率与红外光谱谱段的某频率相等。 2）辐射与物质间有相互偶合作用，即振动中要有偶极矩变化 4．红外光谱图的表示法？ 红外光谱图的表示法：横坐标：波数cm-1或者波长μm 纵坐标：透过率%或者吸光度A 5. 红外光谱图的四大特征(定性参数)是什么？ 如何进行基团的定性分析？如何进行物相的定性分析？ 四大特征：谱带（或者说是吸收峰）的数目、位置、形状和强度。 进行基团的定性分析时，首先，观察特征频率区，根据基团的伸缩振动来判断官能团。 进行物相的定性分析： 进行物相的定性分析： 对于已知物： a、，观察特征频率区，判断官能团，以确定所属化合物的类型 b、观察指纹频率区，进一步确定基团的结合方式 c、对照标准谱图进行比对，若被测物质的与已知物的谱图峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物质。 对于未知物：A、做好准备工作。了解试样的来源，纯度、熔点、沸点点各种信息，如果是混合物，尽量用各种化学、物理的方法分离 B、按照鉴定已知化合物的方法进行 6. 何谓拉曼效应？说明拉曼光谱产生的机理与条件？ 光子与试样分子发生非弹性碰撞，也就是说在光子与分子相互作用中有能量的交换，产生了频率的变化，且方向改变叫拉曼效应。 产生的机理： 斯托克斯线产生机理：处于振动基态的分子在光子作用下，激发到较高的不稳定的能态（虚
第一章 绪 论 ⒈ 解释下列名词 ⑴仪器分析与化学分析； ⑵标准曲线与线性范围； ⑶灵敏度﹑精密度﹑准确度和检出限。 解：⑴化学分析是以物质的化学反应为基础的分析方法。 仪器分析是以物质的物理性质和物理化学性质（光﹑电﹑热﹑磁等）为 基础的分析方法，这类方法一般需要使用比较复杂的仪器。 ⑵标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线。 标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称该方法的线性范围。 ⑶物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称该方法的灵敏度。 精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得结果的抑制程度。 试液含量的测定值与试液含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度。 某一方法在给定的置信水平可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。 ⒉ 对试样中某一成分进行5次测定，所得的测量结果（单位μg ﹒mL -1）分别为0.36，0.38，0.35，0.37，0.39. ⑴ 计算测定结果的相对标准偏差； ⑵ 如果试样中该成分的真实值含量是0.38μg ﹒L -1，试计算测定结果的相对误差 解：⑴ x =n 1(x 1+x 2+…+x n )=0.37； S=1 )(12--∑=n x x n i i =0.0158； r s =x s ×100℅=4.27℅。 ⑵ E r =μμ -x ×100℅=-2.63℅。 ⒊ 用次甲基蓝–二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度ρB （单位mg ﹒L -1）分别为0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0的标准溶液，测得吸光度A 分别为0.140，0.160，0.280，0.380，0.410和0.540。试写出该标准曲线的一元线性回归方程，并求出相关系数。
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段得到。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律。实验表明，组成分子的各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=OH和C C 等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表及存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。 一、基团频率区和指纹区 （一）基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1800cm-1 （1300 cm-1 ）~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之 间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。基团频率区可分为三个区域： （1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、H、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1 范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1 ，取代基对它们影响很小。如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；-
第三章原子吸收光谱法作业答案 一、选择题(每题只有1个正确答案)（2分?10=20分） 1. 由温度引起的原子吸收线变宽称为（）。[ B ] A. 自然宽度 B. 多普勒变宽 C. 压力变宽 D. 场致变宽 2. 最早对原子吸收现象给予科学解释的是（）。[ B ] A. 英国化学物理学家渥拉斯通(W.H.Wollaston) B. 德国光谱物理学家基尔霍夫(G.Kirchhoff) C. 澳大利亚物理学家沃尔什(A.Walsh) D. 瑞典物理学家西格(K.M.Siegbahn) 3. 空心阴极灯外壳一般根据其工作波长范围选用不同材料制作，若工作波长在350nm以上，应选用的材 料为（）。[ A ] A. 玻璃 B. 石英 C. NaCl晶体 D. KBr晶体 4. 当吸收线半宽度一定时，积分吸收系数Kν与峰值吸收系数K0 ( )。[ A ] A. 成正比 B. 成反比 C. 无关 D. 无法判断 5 . Mg、Mo、W是易生成氧化物、氧化物又难解离、易电离元素，用AAS法测其含量时，最佳火焰为（）。 [ B ] A. 中性火焰 B. 富燃火焰 C. 贫燃火焰 D. 高温贫燃火焰 6. 下图为实验测得的原子吸收光谱的灰化曲线①和原子化曲线②，根据此图，请选择最佳的原子化温度范 围（）。[ D ] A.1600～2000℃ B.2000～2300℃ C. 2300～2500℃ D. 2500～2800℃ 7. 用AAS测量铝锭中Zn含量时，其吸收线波长为213.96nm，应选择（）溶解试样。[ B ] A. 硫酸(H2SO4) B. 盐酸(HCl) C. 磷酸(H3PO4) D. 氟化氢(HF) 8. 使用一台具有预混合缝形燃烧器的原子吸收分光光度计，采用普通的燃气和助燃气，发生下列情况，你 建议采取的补救办法是（），分析灵敏度低，怀疑在火焰中形成氧化物粒子。[ B ] A. 采用贫燃火焰 B. 采用富燃火焰 C. 采用中性火焰 D. 没有办法 9．正常燃烧的火焰结构由预热区、第一反应区、中间薄层区和第二反应区组成，原子吸收光谱分析时，试样原子化主要在( )进行。[ C ] A. 预热区 B. 第一反应区 C. 中间薄层区 D. 第二反应区 10. 在测定Ba时，做了两个实验：在纯水中测量Ba的吸光度，绘制A?c曲线（如图中的1），曲线是弯 曲的，但加入0.2% KCl后，再测量Ba的吸光度，绘制A?c曲线，直线性很好，（如图中的2）加入KCl主要消除了( )。[ D ]
第三章双原子分子的结构与性质 1.(南开99) 下列AB型分子N2, O2, CN, NeF中分子的得电子变为AB-后比原来中性分子键能大, 失电子后变为AB+后比原分子中性分子键能大。 2.(南开94) 写出B2分子的分子轨道标识及磁性。 3(南开92) 按简单分子轨道理论, 形成有效分子轨道的三个基本原则是（）。写出下列分子中电子的排布情况：O2，N2，CO 4.(北师大) 对于分子的三重态,下列解释正确的是( ) A.分子中有一个未成对电子 B.分子中有两个自旋配对电子 C.波函数必是三阶行列式 D.分子中有三个未成对电子 E.分子的总自旋量子数为1 5.(军事科学院93) 按分子轨道理论，氢分子的成键轨道是( )，反键轨道是( )。按价键理论，其基态的键函数是( ) 6.(北师大94) 写出下列分子基态的价层电子组态和键级。 A．N2+ B．CN- C．O2+ 7.(北大93) C2分子的键长（124pm）比C原子的共价双键半径之和（67pm*2）短的原因是什么？ 8.(北大92) 判断下列轨道间沿z轴方向能否成键。如能成键，请在相应位置上填上分子轨道名称。
9.(北大91) 在NO 2+，NO +，NO ，NO -中, 哪一个有最短的键长, 指明其价电子组态键级。 10.(北大93) 在HI(H=1,I=127)振动光谱图中, 观察到2230cm -1强吸收峰,若将HI 的简正振动看作谐振子,则 (1)说明此简正振动是否有红外活性 (2)计算HI 简正振动频率 (3)计算零点能 (4)计算HI 简正振动力常数 11.(北大92)实验测得HI 分子基本光谱带和第一泛音谱带分别是2230cm -1和4381cm -1, 求HI 的力常数 (原子量H=1,I=126.9) 12.(北师大94) 测定双原子分子HF 力常数最常用的方法是（ ） A.电子能谱 B.电子光谱 C.红外光谱 D.微波波谱 E.核磁共振谱 13.(南开98) 1 H 35Cl 气体振动光谱的主谱带中心波数0ν =2885.9cm -1,用分辨率很高 的红外光谱仪记录谱图,可以清楚地观察到主谱带的谱带结构(带的0ν 两侧分布着许多谱线)，请粗略的划出1H 35Cl 分子主谱带的红外光谱图(参见课本p 103) 14.(南开96) 已知1H 35Cl 分子的基本振动谱带波数为2885.67cm -1, 求2D 35Cl 的基本振动谱带波数（振动按谐振子模型处理） 解:1H 35Cl 和2D 35Cl 的键的力常数相同 P x P z d xy d xz P x π -- -- π P y -- -- -- -- d xy -- -- δ -- d xz π -- -- -- 0ν= 0ν=
第六章振动光谱作业 1．红外光区的划分？ 2．振动光谱有哪两种类型？多原子分子的价键或基团的振动有哪些类型？同一种基团哪种振动的频率较高？哪种振动的频率较低? 3. 说明红外光谱产生的机理与条件？ 4．红外光谱图的表示法？ 5. 红外光谱图的四大特征(定性参数)是什么？ 如何进行基团的定性分析？如何进行物质的定性分析？ 6. 何谓拉曼效应？说明拉曼光谱产生的机理与条件？ 7. 拉曼位移是什么？拉曼谱图的表示法？ 8．比较拉曼光谱与红外光谱。 9．某一化合物的分子式是C 4H 8 0,其红外光谱图如下，请推断其结构。 1381 29632824 2722 1728 1467 1160 10. .下图为线型聚乙烯（······—CH 2—CH 2 —CH 2 —CH 2 ······）的 红外光谱图（a）和激光拉曼光谱图（b），根据聚乙烯分子的结构特征，说明两张图谱有何不同，并解释出现明显差异的原因。(解释2张图谱中4个箭头处的异同，并说明原因。)
综合分析题 若要进行下列测试分析项目，从你所学过的现代测试方法中挑选出一种最佳方法，并简述理由。 1.多晶转变温度的检测； 2.尺寸小于5μ的颗粒的显微形貌观察； 3.物质晶体结构的研究； 4．断口上粒状夹杂物的形貌及化学成分分析； 5．被缴获毒品的种类鉴定； 6．酸腐蚀后金属表面的结构分析； 7．材料晶界条纹或晶体缺陷（如位错、层错等）的观察分析； 8. 陶瓷釉料的成分分析； 9．玻璃中包裹体的分析； 10. 高分子材料玻璃化转变温度的测量。 各分析方法的英文缩写： X射线衍射：；X射线荧光光谱： X射线光电子能谱：；等离子发射光谱： 原子吸收光谱：；透射电镜：
第六章振动光谱分析 （红色的为选做，有下划线的为重点名词或术语或概念） 1．名词、术语、概念：波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），运动自由度，振动自由度，简并，分裂，倍频峰，组频峰，泛音峰，振动耦合，费米共振，特征振动频率与特征振动吸收带，内振动，外振动（晶格振动），红外活性与非活性，拉曼效应，拉曼散射，斯托克斯线，反斯托克斯线，拉曼位移，偏振度（或退偏度、退偏比）。 2．光谱工作者常常把红外区分成三个区域，即（）、（）和（）。 3．若一个分子是由N个原子组成，则线性分子的运动自由度为（），振动自由度为（），转动自由度为（），平移自由度为（）。 4．若一个分子是由N个原子组成，则非线性分子的运动自由度为（），振动自由度为（），转动自由度为（），平移自由度为（）。 5．水分子（H2O）的振动自由度为（），转动自由度为（），平移自由度为（）。6．二氧化碳分子（CO2）的振动自由度为（），转动自由度为（），平移自由度为（）。 7．氯化氢分子（HCl）的振动自由度为（），转动自由度为（），平移自由度为（）。8．红外辐射与物质相互作用产生红外吸收光谱，必须有分子偶极矩的变化。只有发生偶极矩变化的分子振动，才能引起可观测到的红外吸收光谱带，称这种分子振动为（），反之则称为（）。 9．按分光原理，红外光谱仪可分为两大类：即（）和（）红外光谱仪。 10．色散型红外光谱仪，按分光元件不同，可分为（）和（）红外分光光度计；按光束可为分（）和（）红外分光光度计。 11．干涉型红外光谱仪又称为（）红外光谱仪，其英文缩写是（）。 12．红外光谱的实验方法有透射法和反射法，反射法主要有（）、（）和（）。13．某一键或基团的振动频率有其特定值，它虽然受周围环境的影响，但不随分子构型作过大的改变，这一频率称为某一键或基团的（），而其吸收带称为（）。 14．中红外光谱不仅包括振动能级的跃迁，也包括转动能级的跃迁，故又称为振转光谱。这种说法（）。 A．正确；B．错误 15．同核双原子分子N N、Cl-Cl、H-H等无红外活性，但有拉曼活性。这种说法（）。 A．正确；B．错误 16．由于振动能级受分子中其他振动的影响，因此红外光谱中可能出现振动耦合谱带。这种说法（）。 A．正确；B．错误 17．红外辐射与物质相互作用产生红外吸收光谱，必须有分子偶极矩的变化。这种说法（）。 A．正确；B．错误 18．二氧化碳（CO2）和水（H2O）分子都含有3个原子，所以它们的振动自由度均为3。 这种说法（）。 A．正确；B．错误 19．所谓特征振动频率就是指某一化学键或基团，虽受周围化学环境的影响，但其振动频率不变的吸收带频率。这种说法（）。 A．正确；B．错误
拉曼光谱是研究分子振动的一种光谱方法 ,它的原理和机制都与红外光谱不同 ,但它提供的结构信息却是类似的 ,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况 ,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因 ,而拉曼光谱是分子极化率变化诱导的 ,它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。在分子结构分析中 ,拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。例如:电荷分布中心对称的键 ,如 C-C、N=N、S-S 等 ,红外吸收很弱 ,而拉曼散射却很强 ,因此 ,一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。用虚的上能级概念可以说明了喇曼效应： 设散射物分子原来处于基电子态，振动能级如图所示。当受到入射光照射时，激发光与此分子的作用引起的极化可以看作为虚的吸收，表述为电子跃迁到虚态（Virtual state），虚能级上的电子立即跃迁到下能级而发光，即为散射光。设仍回到初始的电子态，则有如图所示的三种情况。因而散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线，前者称为瑞利线，后者称为喇曼线。在喇曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。
附加频率值与振动能级有关的称作大拉曼位移，与同一振动能级内的转动能级有关的称作小拉曼位移： 大拉曼位移：v=v 0+v＇，v= v -v＇ (v＇为振动能级带频率) 小拉曼位移：v~= v ~±(6+4J)B,J=0,1,2… (其中B为转动常数)简单推导小拉曼位移：利用转动常数 B=h/4πIc 转动能级E j =J(J+1)h2/2I=J(J+1)hcB 能级的选择定则为：△J=±2 所以有E-E 0=±(6+4J)hcB即v~=v ~±(6+4J)B,J=0,1,2… 谱线特征 拉曼散射光谱具有以下明显的特征： b.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧,这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。 c.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于Boltzmann 分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
红外光谱分析 序言 二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。 红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振
动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ) 波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动(υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动(δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm-1（高） 400cm-1（低） 3、红外光谱吸收峰主要的几种类型 (1)基频峰：伸缩振动，弯曲振动产生的吸收峰均为基频峰。 (2)倍频峰：出现在基频峰波数二倍处。如基频为900cm-1，倍频为 1800cm-1。 4、红外光谱吸收峰的强度
红外光谱振动峰分析 物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段得到。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律。实验表明，组成分子的各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=OH和CC 等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表及存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。 一、基团频率区和指纹区 （一）基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300 cm-1和1800cm-1 （1300 cm-1 ）~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1 之 间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。在1800 cm-1 （1300 cm-1 ）~600 cm-1 区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。基团频率区可分为三个区域：（1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、H、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。当醇和酚溶于非极性溶剂（如CCl4），浓度于0.01mol. dm-3时，在3650 ~3580 cm-1处出现游离O-H 基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400 ~3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1 因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000~2800 cm-1，取代基对它们影响很小。如-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；- CH2基的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近；CH（不是炔烃）基的吸收基出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆稍弱，但谱带比较尖锐。 不饱和的双键=C-H的吸收出现在3010~3040 cm-1范围内，末端= CH2的吸收出 现在3085 cm-1附近。 叁键CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域（3300 cm-1 ）附近。 （2）2500~1900 为叁键和累积双键区。 主要包括-CC、-CN等等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。对于炔烃类化合物，可以分成R-CCH和R-C C-R两种类型，R-CCH的伸缩振动出现在2100~2140 cm-1附近，R-C C-R出现在2190~2260 cm-1附近。如果是R-C C-R，因为分子是对称，则为非红外活性。-C N基的缩振动在非共轭的情况下出现在2240~2260 cm-1附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~2230 cm-1附近。若分子中含有C、H、N原子，-C N基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O原子，且O 原子离-C N基越近，-C N基的吸收越弱，甚至观察不到。 （3）1900~1200 cm-1为双键伸缩振动区 该区域重要包括三种伸缩振动： ①C=O伸缩振动出现在1900~1650 cm-1，是红外光谱中很特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰。
红外光谱习题 一． 选择题 1．红外光谱是（ACE ） A ：分子光谱 B ：原子光谱 C ：吸光光谱 D ：电子光谱 E ：振动光谱 2．当用红外光激发分子振动能级跃迁时，化学键越强，则（ACE ） A ：吸收光子的能量越大 B ：吸收光子的波长越长 % C ：吸收光子的频率越大 D ：吸收光子的数目越多 E ：吸收光子的波数越大 3．在下面各种振动模式中，不产生红外吸收的是（AC ） A ：乙炔分子中对称伸缩振动 B ：乙醚分子中不对称伸缩振动 C ：CO 2分子中对称伸缩振动 D ：H 2O 分子中对称伸缩振动 E ：HCl 分子中H －Cl 键伸缩振动 《 4．下面五种气体，不吸收红外光的是（D ） Ａ：O H 2 Ｂ：2CO Ｃ：HCl Ｄ：2N 5 分子不具有红外活性的,必须是（D ） Ａ：分子的偶极矩为零 Ｂ：分子没有振动 Ｃ：非极性分子 Ｄ：分子振动时没有偶极矩变化 Ｅ：双原子分子 ^ 6．预测以下各个键的振动频率所落的区域，正确的是（AD ） Ａ：Ｏ－Ｈ伸缩振动数在4000～25001 -cm B:C-O 伸缩振动波数在2500～15001 -cm C:N-H 弯曲振动波数在4000～25001 -cm D:C-N 伸缩振动波数在1500～10001 -cm E:C ≡N 伸缩振动在1500～10001 -cm
7.下面给出五个化学键的力常数,如按简单双原子分子计算,则在红外光谱中波数最大者是（B ） A:乙烷中C-H 键,=k 510?达因1 -?cm 、 B: 乙炔中C-H 键, =k 510?达因1 -?cm C: 乙烷中C-C 键, =k 510?达因1 -?cm D: CH 3C ≡N 中C ≡N 键, =k 5 10?达因1-?cm E:蚁醛中C=O 键, =k 510?达因1 -?cm 8．基化合物中,当C=O 的一端接上电负性大的基团则（ACE ） A:羰基的双键性增强 B:羰基的双键性减小 C:羰基的共价键成分增加 D:羰基的极性键成分减小 ; E:使羰基的振动频率增大 9．以下五个化合物,羰基伸缩振动的红外吸收波数最大者是（E ） A: B: C: D: E: 10．共轭效应使双键性质按下面哪一种形式改变（ABCD ） Ａ：使双键电子密度下降 Ｂ：双键略有伸长 Ｃ：使双键的力常数变小 $ Ｄ．使振动频率减小 Ｅ：使吸收光电子的波数增加 11．下五个化合物羰基伸缩振动的红外吸收波数最小的是（E ） A: B: C: D: E:
3.13 红外吸收光谱 3.13.1.1 分子的振动形式 分子振动形式分为伸缩振动和变形振动。 伸缩振动分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。 变形（弯曲）振动分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。 面内弯曲振动又分为剪式弯曲振动和面内摇摆振动。 面外弯曲振动分为面外摇摆振动和扭曲振动。 变形振动，又称弯曲振动或变角振动，是一种分子运动形式，指的是基团键角发生周期变化而键长不变的振动。 变形振动-分类: 变形（弯曲）振动分为面内弯曲振动和面外弯曲振动。 面内弯曲振动又分为剪式弯曲振动和面内摇摆振动。 面外弯曲振动分为面外摇摆振动和扭曲振动。 所以你说的面内变形振动应该属于面内弯曲振动，为Rocking (平面摇摆振动)形式，是说法不同而已 而面内摇摆振动（rocking vibration），指基团作为一个整体在平面内摇摆.。分子中原子的振动可分为两大类：伸缩振动和弯曲振动（亦称变形振动），通常用希腊字母v表示伸缩振动，8表示弯曲
振动。伸缩振动是指原子沿着化学键方向往运动，在振动过程中化学键的键长发生变化。根据振动时原子间相对位置的变化，伸缩振动还可以分为反对称伸缩振动和对称伸缩振动。弯曲振动是指原子垂直于化学键方向的振动，可分面内弯曲振动和面外弯曲振动。面内弯曲振动是指振动在所涉及原子构成的平面内进行，这种振动方式还可以细分为剪式振动和面内摇摆振动。面外弯曲振动是指弯曲振动垂直于原子所在的平面，根据原子的运动方向，又可分为面外摇摆振动和扭曲振动。图3－26以亚甲基为例描述了上述各种振动形式，每一种振动形式都有稳定的振动频率。当外界提供的红外光频率正好等于基团振动频率。当外界提供的红外光频率正好等于基团振动的某种频率时，分子就可能吸收该频率的红外光产生吸收峰。 多原子组成的分子有许多种振动方式，因此它们的红外光谱很复杂且各有特殊之处。 3.13.1.2 决定振动频率的因素 分子振动的频率决定分子所能吸收的红外光频率，即红外吸收峰的位置。 分子中的原子在平衡位置附近幅作周性的振动，这种情况与经典力学中弹簧振子所作的简谐振动十分相似。因此可以借用经典力学的Hooke定律（公式3－11）导出振动频率：式中K为双原子形成的化学键力常数；u为两个原子的折合
北京大学实验报告 振动拉曼光谱 【实验目的】 1、观测典型分子的振动拉曼光谱，了解拉曼散射的基本概念和物理图像 2、测量退偏度，了解拉曼散射的退偏度和分子对称性的关系。 【实验原理】 1、拉曼散射 光通过介质时会有部分光被散射，按照散射光频率的特点将散射分为三种：=0ν?，瑞利散射；ν?较小，布里渊散射；ν?较大，拉曼散射。 拉曼散射是由于物质中分子的振动、转动、晶格振动及各种激发元参与的非弹性散射。拉曼散射峰对称地分布于瑞利峰两边，ν?<0的称为斯托克斯线，ν?>0的称为反斯托克斯线。 拉曼散射经典图像：受电场为E 的光波的照射，分子将产生一个感应偶极矩P ，且满足=P E A ? 。A 由分子内部运动决定，称为分子极化率。若分子有内部振动，则A 不仅包含常向量0A ,还包含与振动频率k ω及初相位k ?相关的向量，由此产生的偶极矩也包含几项， 除了辐射原频率0ω的光，还能辐射0k ωω±的光。 拉曼散射量子图像：频率为0ω的光子引起体系从初态i 跃迁至末态f ，同时体系辐射出光子。出射光的频率由初末两态的能级差决定。三种能级差分别对应瑞利线、斯托克斯线、反斯托克斯线。 2、退偏度 拉曼光谱和入射光的偏振方向有关。由=P E A ? 可知散射光的偏振方向和入射光的偏振方向的关系由极化率张量A 决定，而A 包含了分子振动的信息。所以通过测量偏振拉曼 光谱还可以获得有关分子振动的性质。为此引入退偏度的概念——退偏度是指不同散射组态下散射光强度之比。定义入射光方向和散射光反向构成的平面为散射平面，常见的三种退偏度为
北京大学实验报告 ()()() n n n n I I θρθθ⊥= ，()()() I I θρθθ⊥ ⊥⊥ ⊥= ，()()() s I I θρθθ⊥⊥ ⊥= 【实验装置】 样品：4C C l 液体。由于液体中分子的转动被抑制，我们观察到的拉曼光谱是纯振动光谱。若样品是气体，则可能观察到转动光谱。 激光源：产生强度和偏振性俱佳的入射光。 集光部件：最有效地收集散射光，主要用透镜。 样品架：为了使杂散光最少，实验中让收集光方向垂直于入射光方向。 偏振部件：改变入射光和散射光的偏振方向，用1/2波片实现。 单色仪：分光并接收某波长的光信号。 光电倍增管：使光信号转变为电信号并使之线性扩大。 光子计数器和记录仪：收集电信号并记录。 【实验内容】 1、调节外光路，使入射光方向与收集光方向垂直，入射光通过样品中心。利用光路可逆原理，用手电照射入射狭缝，调节透镜使狭缝的像与样品中激光线重合。 2、定点调节。初次扫描，找到最大峰位置，再反复调节透镜，直到最大峰的幅度最大。此时散射光已经尽可能地被收集到入射狭缝。 3、调节入射狭缝宽度，使光谱宽度为10cm -1。光谱宽度2 ' ( )d W W v dl λ= ，光谱仪线色散 d dl λ=1.6nm/mm ，激光器产生波长为632.8nm 的红光。由此算出狭缝宽度W =0.25mm 。 调节出射狭缝的宽度和入射狭缝一致（保证得到完整的高斯信号）。 4、调节完成后进行细调，使光谱在拉曼震动是的强度为记录仪的约3/4。 5、分别测量以下三种情况的拉曼光谱，分析光谱特征并解释：n I ⊥，I ⊥⊥，I ⊥ 。 6、在自动扫描和测量仪器中测量拉曼光谱各峰的强度，并计算退偏度。 【实验结果】 1、 测得的拉曼光谱大致如下图