分光光度计的原理分光光度法测量的理论依据是伯郎—比耳定律：当容液中的物质在光的照射和激发下，产生了对光吸收的效应。但物质对光的吸收是有选择性的，各种不同的物质都有其各自的吸收光谱。所以根据定律当一束单色光通过一定浓度范围的稀有色溶液时，溶液对光的吸收程度A与溶液的浓度c（g/l）或液层厚度b(cm)成正比。其定律表达式A=abc
荧光分光光度计原理:在溶液中，当荧光物质的浓度较低时,其荧光强度与该物质的浓度通常有良好的正比关系,即IF=KC,利用这种关系可以进行荧光物质的定量分析,与紫外-可见分光光度法类似，荧光分析通常也采用标准曲线法进行。由高压汞灯或氙灯发出的紫外光和蓝紫光经滤光片照射到样品池中，激发样品中的荧光物质发出荧光，荧光经过滤过和反射后，被光电倍增管所接受，然后以图或数字的形式显示出来。物质荧光的产生是由在通常状况下处于基态的物质分子吸收激发光后变为激发态, 这些处于激发态的分子是不稳定的,在返回基态的过程中将一部分的能量又以光的形式放出，从而产生荧光．
三. 荧光与分子结构的关系1. 分子结构与荧光具有p、p及n、p电子共轭结构的分子能吸收紫外和可见辐射而发生p -p* 或n - p* 跃迁，然后在受激分子的去活化过程中发生p*- p 或p*- n 跃迁而发射荧光。发生p - p* 跃迁分子，其摩尔吸光系数（?）比n - p* 跃迁分子的大100—1000倍，它的激发单线态与三线态间的能量差别比n - p* 的大的多，电子不易形成自旋反转，体系间跨越几率很小，因此，p - p* 跃迁的分子，发生荧光的量子效率高，速率常数大，荧光也强。所以——只有那些具有p- p共轭双键的分子才能发射较强的荧光；p电子共轭程度越大，荧光强度就越大（lex与lem长移）大多数含芳香环、杂环的化合物能发出荧光，且p电子共轭越长，F越大。2. 取代基对分子发射荧光的影响（1）（苯环上）取代给电子基团，使p共轭程度升高à荧光强度增加：如–CH3，–NH2 ，–OH ，–OR等（2）(苯环上）取代吸电子基团，时荧光强度减弱甚至熄灭：如：–COOH ，–CHO，–NO2 ，–N=N–（3）高原子序数原子，增加体系间跨越的发生，使荧光减弱甚至熄灭。如Br，I 。3. 共面性高的刚性多环不饱和结高的分子有利于荧光的发射。例如：荧光素呈平面构型，其结构具有刚性，它是强荧光物质；而酚酞分子由于不易保持平面结构，故而不是荧光物质。
有机化合物的紫外-可见吸收光谱，是其分子中外层价电子（三种：σ电子、π电子、n电子）跃迁的结果。分子轨道理论：一个成键轨道必定有一个相应的反键轨道。通常外层电子均处于分子轨道的基态，即成键轨道或非键轨道上。当外层电子吸收紫外或可见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁，所需能量（ΔΕ）大小顺序为：n→π* < π→π* < n→σ* < σ→σ* 1．σ→σ*跃迁饱和烷烃的分子吸收光谱出现在远紫外区(吸收波长λ<200nm，只能被真空紫外分光光度计检测到)。如甲烷的λmax为125nm,乙烷λmax为135nm。2．n→σ*跃迁含非键电子的饱和烃衍生物(含N、O、S和卤素等杂原子)均呈现n→σ* 跃迁。
分子吸收光谱仪分子中包含有原子和电子,分子,原子,电子都是运动着的物质,都具有能量,且都是量子化的.在一定的条件下,分子处于一定的运动状态,物质分子内部运动状态有三种形式:1电子运动:电子绕原子核作相对运动;2原子运动:分子中原子或原子团在其平衡位置上
作相对振动;3分子转动;整个分子绕其重心作旋转运动.1.原理：原子吸收光谱法，即基于原子由基态跃迁到激发态时对辐射光吸收的测量。通过选择一定波长的辐射光源，使之满足某一原子由基态跃迁到激发态能级的能量要求，则辐射后基态的原子减少，辐射吸收值与基态原子的数量有关，即由吸收前后辐射光强度的变化可确定待测元素的浓度。
荧光光度计工作原理：由光源发出的光，经第一单色器（激发光单色器）后，得到所需要的激发光波长的光。设其强度为I0，通过试样池后，由于一部分光被荧光物质所吸收，故其透射强度减为I。荧光物质被激发后，将向四面八方发射荧光，但为了消除入射光及散射光的影响，荧光的测量应在现激发光呈直角的方向上进行。仪器原第二单色器称为荧光单色器。其作用是消除溶液是可能共存的其它光线的干扰，以获得所需要的荧光。
荧光、磷光与有机化合物结构的关系跃迁类型：大多数荧光物质受激发后：经历：π→π*，n→π*，跃迁（激发）。经过振动弛豫或无辐射跃迁发生π*→π，π*→n跃迁产生荧光。π→π*跃迁的摩尔吸收系数较n→π*跃迁大102～103倍，π→π*跃迁的寿命（10－7～10－9s）比n→π*（10－5～10－7s）要短。由π*→π跃迁常能产生较强的荧光。π*→n跃迁产生的荧光较弱。发生n→π*跃迁时，产生系间窜跃，最后从π*三重态返回到π基态，产生更强的磷光。总之，π→π*跃迁是产生荧光的主要跃迁类型
化学发光分析的基本原理1、原理：基于化学反应提供足够的能量，使其中一种反应产物的分子的电子被激发，形成激发态分子，当它们从激发态跃迁回到基态时，就发出一定波长的光。
紫外吸收法测蛋白质含量蛋白质分子中含有酪氨酸,色氨酸及苯丙氨酸残基,它们的结构中具有共轭双链,对紫外光有吸收作用,其最大值在280nm波长处.在此波长附近, 蛋白质溶液的光吸收值与其含量(范围是0.1~1.0mg/ml)成正比,因此,280nm的吸光度可用作蛋白质的定量测定.但不同种的蛋白质对280nm波长的光吸收强度因芳香性氨基酸残基含量的不同而有差异,因此需用同种蛋白质作对照,结果才可靠.在半定量测定和纯蛋白的定量测定时,可用280nm的光吸收法. 此外,部分纯化的蛋白质常含有核酸,核酸, 核苷酸和碱基等物质在紫外区也有强的光吸收, 常与蛋白质类相互干扰.但二者的紫外吸收特性不一样,由于核酸类物质在260nm有最大吸收值,因此,可利用蛋白质280nm和260nm的吸收差法来测定计算蛋白质浓度. 紫外吸收法操作简便快捷,不消耗样品,低浓度的盐类不干扰测定,在蛋白质和酶的生化制备及其它研究中应用广泛,尤其是适合于柱层析分离中蛋白质洗脱情况的检测.
蛋白质的内源荧光含有芳香族氨基酸( 色氨酸( t rptop han , Trp ) 、酪氨酸( tyrosine , Tyr ) 和苯丙氨酸( phenylalanine , Phe) ) 残基的蛋白质在280 nm 或295 nm 的激发光的激发下会产生荧光, 这种荧光称为内源性荧光( 天然荧光) 。蛋白质荧光来自于Trp 、
以及Phe , 其Tyr 荧光光谱对环境极为敏感, 成为研究蛋白质的结构、折叠动力学以及蛋白质分子间相互作用的一种理想选择。Trp 、和Phe 由于其侧链生色基团的不同Tyr 而有不同的荧光光谱。其荧光峰位波长分别是348 、303 、nm , 其中Trp 的荧光强度最大, 而Phe 的282 荧光强度则很低, 因此蛋白质的内源荧光主要是由Trp 和Tyr 残基形成的。同时在含有Trp 和Tyr 的蛋白质中, 由于其分子发生了从Tyr 残基到Trp 残基的能量转移, 从而导致Tyr 残基的荧光猝灭和Trp 残基的荧光增加,因而Trp 最常被用作内源探针来研究蛋白质的结构。
原子发射光谱分析 1、原子发射光谱分析的基本原理（依据） 2、ICP光源形成的原理及特点（习题2） ：ICP是利用高频加热原理。 当在感应线圈上施加高频电场时，由于某种原因（如电火花等）在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，形成雪崩式放电，电离的气体在垂直于磁场方向的截面上形成闭合环形的涡流，在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合，这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。 其特点如下： 工作温度高、同时工作气体为惰性气体，因此原子化条件良好，有利于难熔化合物的分解及元素的激发，对大多数元素有很高的灵敏度。 （2）由于趋肤效应的存在，稳定性高，自吸现象小，测定的线性范围宽。（3）由于电子密度高，所以碱金属的电离引起的干扰较小。 （4）ICP属无极放电，不存在电极污染现象。 （5）ICP的载气流速较低，有利于试样在中央通道中充分激发，而且耗样量也较少。 （6）采用惰性气体作工作气体，因而光谱背景干扰少。 3、掌握特征谱线、共振线、灵敏线、最后线、分析线的含义及其它们之间的内 在联系。（习题3） 4、：由激发态向基态跃迁所发射的谱线称为共振线(resonance line)。共振线 具有最小的激发电位，因此最容易被激发，为该元素最强的谱线。 5、灵敏线(sensitive line) 是元素激发电位低、强度较大的谱线，多是共振 线(resonance line)。 最后线(last line) 是指当样品中某元素的含量逐渐减少时，最后仍能观察到的几条谱线。它也是该元素的最灵敏线。 进行分析时所使用的谱线称为分析线(analytical line)。 由于共振线是最强的谱线，所以在没有其它谱线干扰的情况下，通常选择共振线作为分析线。 发射光谱定性分析的基本原理和常用方法。（习题5 由于各种元素的原子结构不同，在光源的激发下，可以产生各自的特征谱线，其波长是由每种元素的原子性质决定的，具有特征性和唯一性，因此可以通过检查谱片上有无特征谱线的出现来确定该元素是否存在，这就是光谱定性分析的基础。 进行光谱定性分析有以下三种方法： （1）比较法。将要检出元素的纯物质或纯化合物与试样并列摄谱于同一感光板上，在映谱仪上检查试样光谱与纯物质光谱。若两者谱线出现在同一波长位置上，即可说明某一元素的某条谱线存在。本方法简单易行，但只适用于试样中指定组分的定性。
红外光谱分析仪基础知识 前言 (2) 第一章红外光谱法及相关仪器 (4) 一. 红外光谱概述 (4) 1. 红外光区的划分 (4) 2. 红外光谱法的特点 (5) 3. 产生红外吸收的条件 (5) 二. 红外光谱仪 (6) 1. 红外光谱仪的主要部件 (6) 2. 红外光谱仪的分类 (9) 3. 红外光谱仪各项指标的含义 (12) 三．红外光谱仪的应用 (15) 四．红外试样制备 (16) 四．红外光谱仪的新进展 (17)
前言 分析仪器常使用的分析方法是光谱分析法，光谱分析法可分为吸收光谱分析法和发射光谱分析法，而吸收光谱分析法又是目前应用最广泛的一种光谱分析方法：它包括有核磁共振，X射线吸收光谱，紫外-可见吸收光谱，红外光谱，微波谱，原子吸收光谱等。但最常用的则是原子吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和红外光谱，这些方法的最基本原理是物质（这里说物质都是指物质中的分子或原子，下同）对电磁辐射的吸收。还有拉曼光谱和荧光光谱，也是比较常用的手段，它们的原理是基于物质发射或散射电磁辐射。其实物质与电磁辐射的作用还有偏振、干涉、衍射等，由此发展而成的是另外一系列的仪器，如椭偏仪、测糖仪、偏光显微镜、X射线衍射仪等等，这些仪器都不是基于光谱分析法，不是我们介绍的重点。 吸收光谱可分为原子吸收光谱和分子吸收光谱。当电磁辐射与物质相互作用时，就会发生反射、散射、透射和吸收电磁辐射的现象，物质所以能够吸收光是由物质本身的能级状态所决定的。例如原子吸收可见光和紫外光，可以使核外电子由基态跃迁到激发态，相应于不同能级之间的跃迁都需吸收一定波长的光。因此，如有一波长连续的光照射单原子元素的蒸气（如汞蒸气、钠蒸气等），将会产生一系列的吸收谱线。由于在一般情况下原子都处于基态，通常只有能量相当于从基态跃迁到激发态的所谓主系谱线出现在原子的吸收光谱中。 而分于吸收光谱则比较复杂。它们不是分立的谱线而是许多吸收带。因为每一个分子的能量包括三部分，即分子的电子能量、振动能量和转动能量。每一种能量都是量子化的。当电子有一种能级跃迁到另一能级时，可能同时还伴有振动能级和转动能级的跃迁。应此分子吸收光谱是一系列的吸收带。通常引起原子或分子中外层价电子的跃迁需要1.5-8.0ev的能量，其相应的辐射波长在 150nm-800nm之间，这是紫外－可见吸收光谱的波长范围。引起振动跃迁或振动－转动跃迁的能量是0.05-1.2ev，相应的辐射波长在1.0-25μm之间，这是红外光谱的范围。
太阳光光谱 紫外线谱带：波长280-400nm之间，其特点是穿透性强，可使人体皮肤黑色素沉积，颜色加深，过度的紫外线曝晒会导致皮肤癌，可导致地毯、窗帘、织物及家具油漆褪色。 可见光谱带：波长380~780nm之间，其特点是肉眼可以看见的唯一光谱，可见光波段进一步可以分为不同的颜色（赤橙黄绿蓝靛紫七色），对人体没有直接伤害。 红外光谱带：波长700~2400nm之间，其特点是我们可以直接感受到阳光“不可见”的热量，所含能量最大，所以热量也高。 各波段的远近红外线构成了太阳能的53%，紫外线占3%，可见光占44%。 元素光谱简介 如果物质是以单原子的形式而存在，关键看该原子的电子激发能了。如果在可见光的某个范围内，并且吸收某一部分光线，那它就显剩下的部分的光线的颜色。如该原子的电子激发能非常低，可以吸收任意的光线，该原子就是黑色的，如果该原子的电子激发能非常高。不能吸收任何光线，它就是白色的。如果它能吸收短波部分的光线，那它就是红色或黄色的。 具体的元素光谱：红色代表硫元素，蓝色代表氧元素，而绿色代表氢元素。 元素燃烧发出的光谱 燃烧所发出的光色根据不同的元素发出不同的光谱，每一种元素燃烧时都发出多条光谱，这种光通过三梭镜或光栅后会在屏障上显现出多条亮线，也就是说只发出有限的几种频率的光，这就是这种元素的光谱。其中会有一条或几条最亮的线，这几条最亮的线决定了在人眼中所看到的颜色。 观察光谱的方法 连续光谱的光线在通过含某种元素的气体时在光谱带上会出现多条暗线，这些暗线刚好与这种元素的光谱线位置相同，强度刚好相反，（光谱线越强的位置暗线越明显）这就是元素的吸收光谱。天文学家就是利用吸收光谱来查明遥远的恒星大气和星云中所含的元素，观察恒星红移或蓝移也要利用吸收光谱。 观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱 原子决定明线光谱 实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种元素的原子都有一定的明线光谱．彩图7就是几种元素的明线光谱．每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线．利用原子的特征谱线可以鉴别物质和研究原子的结构。 吸收光谱 吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，
光谱学及其应用 摘要：光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列，根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具，在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。 关键词：发展简史；内容；发射；吸收；分析；应用 光谱学的发展简史 光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。 其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。 实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。 从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。 氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年，从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。 尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年，玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。 能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量，而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。 电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的，以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在狄喇克的相对论性量子力学中，电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢固的理论基础，它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。 1896年，塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线，发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。次年，洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。 塞曼效应不仅在理论上具有重要意义，而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。
第1章衍射光栅：刻划型和全息型 衍射光栅由下列两种方法制成：一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法，另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。(更多信息详见Diffraction Gratings Ruled & Holographic Handbook). 经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的，每道沟槽互相平行。全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布。全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成。 本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用，如需区分，本书会特别给出解释。 1.1 基础公式 在介绍基础公式前，有必要简要说明单色光和连续谱。 提示：单色光其光谱宽度无限窄。常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。这些即为大家所熟知的“线光源”或者“离散线光源”。 提示：连续谱光谱宽度有限，如“白光”。理论上连续谱应包括所有的波长，但是实际中它往往是全光谱的一段。有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1nm的谱线组成的线状谱。 本书中的公式适用于空气中的情况，即m0=1。因此，l=l0=空气中的波长。 定义单位 α - (alpha) 入射角度 β - (beta) 衍射角度 k - 衍射阶数整数
定义单位 n - 刻线密度刻线数每毫米 D V - 分离角度 μ - 折射率无单位 λ - 真空波长纳米 λ0 - 折射率为μ0介质中的波长 其中λ 0 = λ/μ 1 nm = 10-6 mm; 1 mm = 10-3 mm; 1 A = 10-7 mm 最基础的光栅方程如下： (1-1) 在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定，光栅绕其中心旋转。因此，分离角D V成为常数，由下式决定， (1-2) 对于一个给定的波长l，如需求得a和b，光栅方程(1-1)可改写为： (1-3) 假定D V值已知，则a和b可通过式(1-2)、(1-3)求出，参看图1.1、1.2和第2.6节。
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。
光谱学的发展 光谱学是光学的一个分支学科，它研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列；根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。光谱学的历史应从牛顿的色散实验开始，由于牛顿的精湛技术，使人们对白光的认识和对颜色的认识大大深入了。1752年，英国的梅耳维尔（Thomas Melvill，1726～1753）报告了他对多种物质产生的火焰光谱进行的研究，发现了包括纳谱线在内的一些谱线。19世纪初，赫歇尔（William Herschel，1738～1822）和里特（Johann Wilhelm Ritter，1776～1810）先后发现了在人的视觉范围之外的射线，即红外线和紫外线。1814年夫琅和费（Franhofer Joseph von，1787～1826）观察到了光谱线；但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具，在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。实用光谱学是由基尔霍夫（Kirchhof Gottlieb Sigimund Constantin，1764～1833）与本生（Bunsen Rebent Wilhelm Ebethard，1811～1899）在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，还利用这种方法发现了几种当时还为人所不知的元素，并且证明了在太阳里存在着多种已知的元素。 1、光谱线的最初观察 1752年，梅耳维尔第一个观察到发光气体的光谱线。自从牛顿对光谱的研究以来，他的研究标志着向前迈进了第一步。梅耳维尔观察了钾碱、明矾、硝石和食盐被连续地放进酒精灯时所产生的光谱，并且发现，当明矾或钾碱放进酒精火焰中时，发射出了数量不相同的各种光线，……并且从它到邻近的较弱的颜色的光的过渡不是逐渐的而是直接的；这明亮的黄光就是“钠线”。后来，伦敦有一位医生在烛光火焰底部观察到蓝光的明亮光谱带；1856年，圣安德鲁斯的威廉·斯旺（Swan William）又一次观察到它，现在称之为“斯旺光谱”（Swan spectrum）。1802年，英国物理学家沃拉斯顿（Wollaston William Hyde，1766～1828）首次观察到太阳光谱中的7条暗线，其中最重要的5条光谱线被他认为是光谱的纯粹单色的自然界标或分界线，他本来得到了开创重要的谱线研究的机会，但他未能准确地解释它。这项工作只能等待更年轻的德国物理学家夫琅和费去完成。 夫琅和费（Fresnel Augustin Jean，1788～1827）1787年3月6日生于斯特劳宾（Straubing），父亲是玻璃工匠，幼年当学徒，后来自学了数学和光学。1806年他在巴伐利亚的贝内迪克特博伊伦的光学工场当了工匠，1818年任经理，1823年担任慕尼黑科学院物理陈列馆馆长和慕尼黑大学教授，后来德国埃朗根大学和英国、丹麦都赠予他荣誉称号。夫琅和费集工艺家与理论家的才干于一身，把丰富的实践经验与理论结合起来，对光学和光谱学做出了重要贡献。他用几何光学理论设计和制造了消色差透镜以取代过去盲目试验的方法，还首创用牛顿环方法检查光学表面加工精度及透镜形状。他所制造的大型折射望远镜等光学仪器，负有盛名。这些成就，使当时光学技术的权威由英国转移到德国，推动了精密光学工业的发展。 夫琅和费开始并不知道沃拉斯顿的发现，在他的光学著 作中，他把理论知识和实际技巧结合得非常好。特别是由于他 的准确计算各种透镜的方法的发明，他把实用光学引向了一条 全新的道路，并且他把消色差望远镜提到了当时意想不到的完 善程度。1814年，夫琅和费为了测定玻璃折射率和色散，以 作为制造消色差透镜的基础，对太阳光谱进行了仔细的观测。 在努力于测定玻璃对特殊颜色的折射率以便设计更为精密的 消色差透镜时，夫琅和费偶然地发现了一种灯光光谱的橙黄色 图7-14夫琅和费的分光仪 的双线，现在称之为钠线。在所有的火光中，他都看到这条精 细的、明亮的双线“精确地在同一地方出现，因此对于测定折 射率十分有用。他把一束来自狭缝的光线照射在有相当距离的放在经纬望远镜前面的最小偏差位置上 130
光谱仪基础知识概要 第1章衍射光栅：刻划型和全息型 衍射光栅由下列两种方法制成：一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法，另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。(更多信息详见& ). 经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的，每道沟槽互相平行。全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布。全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成。 本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用，如需区分，本书会特别给出解释。 1.1 基础公式 在介绍基础公式前，有必要简要说明单色光和连续谱。 提示：单色光其光谱宽度无限窄。常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。这些即为大家所熟知的“线光源”或者“离散线光源”。 提示：连续谱光谱宽度有限，如“白光”。理论上连续谱应包括所有的波长，但是实际中它往往是全光谱的一段。有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1的谱线组成的线状谱。 本书中的公式适用于空气中的情况，即m0=1。因此，0=空气中的波长。 定义单位 α - () 入射角度 β - () 衍射角度 k - 衍射阶数整数 n - 刻线密度刻线数每毫米 - 分离角度
光谱仪基础知识概要 定义单位 μ0 - 折射率无单位 λ - 真空波长纳米 λ0 - 折射率为μ0介质中的波长 其中λ0 = λ/μ0 1 = 10-6 ; 1 = 10-3 ; 1 A = 10-7 最基础的光栅方程如下： (1-1) 在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定，光栅绕其中心旋转。因此，分离角成为常数，由下式决定， (1-2) 对于一个给定的波长l ，如需求得a和b ，光栅方程(1-1)可改写为： (1-3) 假定值已知，则a和b可通过式(1-2)、(1-3)求出，参看图1.1、1.2和第2.6节。
第九章 分子结构和光谱 9.1 r HB 分子的远红外吸收光谱是一些1 94.16~-=?厘米v 等间隔的光谱线。试求r HB 分子的转动惯量及原子核间的距离。已知H 和r B 的原子量分别为1.008和79.92。 解：远红外光谱是由分子的转动能级跃迁产生的，谱线间隔都等于2B 。即B v 2~=? (1) 而 Ic h B 2 8/π= ……（2） 由（1）、（2）两式可得： 米 米 千克10 21 2 47 2 2 1042.1)(10 302.3~828--?=+? == ??=?= =Br H Br H m m m m I I r c v h BC h I μ ππ 9.2 HCl 分子有一个近红外光谱带，其相邻的几条谱线的波数是： －１ 厘米 49.2821,56.2843,09.2865,25.2906,78.2925。 H 和Cl 的原子量分别是 1.008和35.46。试求这个谱带的基线波数0 ~v 和这种分子的转动惯量。 解：由谱线的波数之差可见：除09.286525.2906-之外，其他相邻谱线之差近乎相等。而2906.25和2865.09之差相当于其他相邻谱线之差的二倍。显然这是一个振动转 动谱带。上述两谱线之间有一空位，此空位即是只有振动跃迁是的基线波数0 ~v 。给出五条谱线中，显然，头两条属于R 分支，其波数按大小顺序分别记为1 2~,~R R v v ；后三条属于P 分支，其波数按大小顺序分别写作3,2,1~~~P P P v v v 。 R 分支的谱线波数近似地由下述公式决定： ??=+= ,2,1','2~~0 J BJ v v R P 分支的谱线波数近似地由下述公式决定： ??=-= ,2,1','2~~0 J BJ v v P 因此有: (Ⅰ)?????-=? ?+=）（）（22~~12~~01 01B v v B v v P R (1)-(2) 式,得: 29.104 ~~1 1=-= P R v v B
分子光谱补充
一、电磁辐射和电磁波谱 3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 高能辐射区γ射线能量最高，来源于核能级跃迁 χ射线来自内层电子能级的跃迁 光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁 可见光 红外光来自分子振动和转动能级的跃迁 波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 无线电波来自原子核自旋能级的跃迁 二、光分析法及其特点 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位。 概念：基于电磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等 三个基本过程：（1）能源提供能量 （2）能量与被测物之间的相互作用 （3）产生信号 基本特点：（1）所有光分析法均包含三个基本过程 （2）选择性测量，不涉及混合物分离 （3）涉及大量光学元件
分类： 1．光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量分析方法。 按能量交换方向分 吸收光谱法、 发射光谱法 按作用结果不同分 原子光谱→线状光谱、分子光谱→带状光谱 光谱法： 按能量交换方向：发射光谱 例：γ-射线；x-射线；荧光 吸收光谱 例：原子吸收光谱，分子吸收光谱 按作用结果： （1）原子光谱：常见三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS ）、 原子发射光谱（AES ）、原子荧光光谱（AFS ） 基于原子内层电子跃迁的X 射线荧光光谱（XFS ） 光基态 激发态释放能量发光ν h M M +?????→?→*发射光谱?→?激发态光基态吸收辐射能量* M h M ????→?+ν吸收光谱 ?→?
红外光谱基础知识问答 1.红外吸收光谱是怎么产生的？ 答：红外吸收光谱是在红外辐射的作用下，分子发生振动和转动能级跃迁时所产生的分子吸收光谱。 2.红外吸收光谱用于定性分析的基础是什么？ 答：已经证实，除了光学异构体外，没有两种化合物会具有完全相同的红外光谱，因此，红外光谱是每种化合物特异性能很强的一种物理性质，是定性分析的基础。 3.近红外区、中红外区和远红外区是怎么划分的？ 答：通常将红外区划分为近红外区（12800~4000cm-1）、中红外区（4000~400cm-1）、远红外区（4000~10cm-1）。 4.通常所指的红外区是近红外区、中红外区和远红外区中的哪一个区？ 答：通常所指的红外区是中红外区。 5.中红外区中氢伸展区是怎么划分的？ 答：氢伸展区在3700~2700cm-1，在此区域内强吸收光谱主要来自氢原子和其它原子之间的伸展振动。 6.中红外区中指纹区是怎么划分的？ 答：指纹区在1500~700 cm-1，在这个光谱区域内，分子构型与结构的微小差别都能引起吸收峰上的明显改变。假若两种化合物在此区域内的光谱很一致，就可断定它们的结构是相同的。 7.利用红外光谱进行定性分析的基本步骤是什么？ 答：基本步骤是； （1）测验谱图：关键是得到代表性谱图。 （2）解析谱图：这是红外光谱定性分析最关键的一步，只有当样品吸收谱图中的吸收峰位置、个数、形状与标准谱图相同，才能证明定性的可靠性。 （3）对比利用其它方法提供的信息，综合分析，得出结论。 8.红外光谱定量分析的理论基础是什么？ 答；红外光谱定量分析的理论基础是朗伯-比尔定律。 9.红外光谱定量分析的操作要点有哪些？ 答：其要点有： （1）选择适当的分析波长，通常应选在被分析组分的特征吸收处。 （2）选择适当的样品厚度。
第九章红外光谱法 基本要求：了解红外吸收光谱和吸收峰特征的表达， 掌握红外吸收光谱产生的条件，影响吸收峰位置、峰数和强度的因素， 掌握主要的IR谱区域以及在这些区域里引起吸收的键振动的类型， 掌握常见基团的特征吸收频率，利用IR谱鉴别构造异构体并能够解析简单化合物的结构，了解红外 吸收光谱的实验技术，了解拉曼光谱的原理及应用。 重点：IR光谱产生的条件，影响吸收峰位置，峰数和强度的因素，常见基团的特征吸收频率。 难点：键振动的类型，IR谱解析，FT-IR的原理和特点。 部分习题解答 1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么? 条件：（1）分子的振动或转动必须伴随偶极矩的变化；（2）红外辐射应具有能满足分子产生振动跃迁所需的能量(红外辐射频率等于振动量子数差值和振动频率的乘积) 不是所有的分子振动都会产生红外吸收光谱。只有满足上述两个条件的分子振动才会产生红外吸收光谱。例如，同核双原子分子（O2、N2、Cl2）等的振动没有红外活性。 5. 计算CO2和H2O的分子振动自由度，它们分别有几种振动形式，在红外吸收光谱中能看到几个吸收普带？数目是否相符？为什么？ CO2：线性分子振动自由度3N-5=3*3-5=4 四种振动形式两个吸收带数目不符对称伸缩振动无偶极矩变化，无红外活性，无吸收峰；面内弯曲和面外弯曲振动简并，只显示一个吸收峰。 H2O：非线性分子振动自由度3N-6=3*3-6=3 三种振动形式三个吸收带数目相符 6.判断正误。 （1）对（2）错（3）错（4）对（5）错（6）错 7、下列同分异构体将出现哪些不同的特征吸收带？ （1）CH3 CO2H CO2CH3 （2）C2H3COCH3CH3CH2CH2CHO （3） 解：（1）CH3——COH 在3300~2500cm-1处有v O—H， 其v C=O位于1746~1700cm-1 3 无v OH吸收，其v C=O位于1750~1735cm-1（2）C2H5CCH3其v C=O位于1720~1715cm-1 O O
《X射线荧光光谱分析的基础知识》讲义 廖义兵 X射线是一种电磁辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间。它的波长没有一个严格的界限，一般来说是指波长为0.001-50nm的电磁辐射。对分析化学家来说，最感兴趣的波段是0.01-24nm，0.01nm左右是超铀元素的K系谱线，24nm则是最轻元素Li 的K系谱线。1923年赫维西(Hevesy, G. Von)提出了应用X射线荧光光谱进行定量分析，但由于受到当时探测技术水平的限制，该法并未得到实际应用，直到20世纪40年代后期，随着X射线管、分光技术和半导体探测器技术的改进，X荧光分析才开始进入蓬勃发展的时期，成为一种极为重要分析手段。 一、X射线荧光光谱分析的基本原理 元素的原子受到高能辐射激发而引起层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下： λ=K(Z? s) ?2 式中K和S是常数。 而根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为： E=hν=h C/λ 式中，E为X射线光子的能量，单位为keV；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C 为光速。 因此,只要测出荧光X射线的波长或者能量,就可以知道元素的种类，这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。 图1为以准直器与平面单晶相组合的波长色散型X射线荧光光谱仪光路示意图。 图1 平面晶体分光计光路示意图 A—X射线管；B—试料；C—准直器；D—分光晶体；E—探测器 由X射线管（A）发射出的X射线（称为激发X射线或一次X射线）照射到试料（B），试料（B）中的元素被激发而产生特征辐射（称为荧光X射线或二次X射线）。荧光X射线通过准直器（C）成为近似平行的多色光束投向晶体（D）时，对于某一
光谱学 Spectroscopy 余向阳 E-mail: cesyxy@https://www.doczj.com/doc/e317712998.html, Homepage: https://www.doczj.com/doc/e317712998.html,/yxy Tel: 84110287 Add: 中山大学激光所421室 中山大学光电材料与技术国家重点实验室
课程性质与安排 课程对象: 2010级光信息、物理学、逸仙班 2010级研究生 课程性质: 光学专业硕士研究生学位课, 其他专业究生选修课本科生专业选修课 课程教材: 讲义+参考文献 助教:关烨锋(guanyefeng@https://www.doczj.com/doc/e317712998.html,, 爪哇堂414) 学时: 本科生--36; 研究生--72(讲课: 36; 文献与研究: 36)学分: 本科生—2; 研究生--4 上课时间: 每周四, 10~11节; 上课地点: 艺206 平时成绩: 本科生: 作业+上课考勤: 占30% 研究生: 作业+上课考勤+ 文献综述(3千字，6篇以上的文献), 占30%期未考试: 闭卷笔试, 占70%
光谱学研究的主要内容 光谱学主要研究内容是：物质-电磁波相互作用下的光谱现象、规律及其应用。主要包括： 1) 光谱学基本理论与方法； 2) 各种物质体系(原子、分子、离子晶体-如稀土离 子、固体材料—如半导体材料、复杂分子-如有机与生物大分子)的光谱，而其中原子、分子光谱是整个光谱的基础； 3）计算光谱学、各种光谱技术、光谱学在科学研究中的应用。
课程的主要内容 绪论 电磁场与物质之间的相互作用 原子的能级结构与光谱 双原子分子的能级与光谱 分子的对称性与群论初步 多原子分子的光谱 分子的拉曼光谱 分子的电子光谱 计算光谱学导论 离子光谱导论 固体光谱导论 激光光谱学导论 光谱技术与应用导论
光谱：处于不同状态的物质，在状态发生变化时所产生的电子辐射，经色散系统分光后，按波长或频率或能量顺序排列就形成了光谱。 射频区:核磁共振，电子自旋共振，10m-1cm 微波区：分子转动能级间跃迁，1cm-100um 红外区：分子振动能级变化，100um-1um 可见、紫外光谱区：原子外层电子跃迁，价电子能级间跃迁，1um-10nm X射线区：原子内壳电子跃迁10nm 分立谱和连续谱 分立谱由一些线光谱组成，线光谱是在某些频率上出现极大值分布的光强分布形式。原子的束缚能级间跃迁产生分立的线光谱。有发射光谱和吸收光谱 连续谱是在一段光谱区上光强为连续过渡而无法分离的光谱，一般热辐射所产生的光谱为连续光谱。当原子或分子在辐射的激发下电离时，能形成连续的吸收光谱，在等离子体中电子的韧致辐射或电子与离子的复合会产生连续的发射光谱 光谱按能量传递方式可分为：发射光谱、吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱。 原子光谱：由于原子状态发生变化而产生的电子辐射。 磷光是一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态（通常具有和基态不同的自旋多重度），然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光（通常波长在可见光波段），而且与荧光过程不同，当入射光停止后，发光现象持续存在。发出磷光的退激发过程是被量子力学的跃迁选择规则禁戒的，因此这个过程很缓慢。所谓的"在黑暗中发光"的材料通常都是磷光性材料，如夜明珠。 荧光是一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光（通常是紫外线或X射线）照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出出射光（通常波长比入射光的的波长长，在可见光波段）；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。 等离子体是原子分子集团处于高度电离的状态。其特点是高温和高度电离 光谱特点：在正常原子的离化限附近存在着一片能记得准连续区。一方面这个区域是常态原子能级的密集区，另一方面高密度的电子与离子的电场和高温使能级大大展宽，以至于在某个能级上，各个挨得很近的能级出现了重叠，于是形成了这种准连续区。 等离子体的温度和电离程度越高，准连续区越向基态扩展，以致出现电子在受束缚的全部范围内都没有分立能级了。 等离子体种可能产生的跃迁光谱有： 分立谱：与常态下原子跃迁相同 韧致辐射：发生在离化限以上的连续区内，这里也是自由电子区，高温下的电子可能具有很高的动能，电子在运动过程中当动能降低时就会伴随有辐射产生，称为韧性辐射，是连续谱。自由电子在离子场作用下发生电子－离子库仑碰撞，使自由电子跃迁到较低能量的另一自由态，伴随着电子因碰撞而产生减速度，从而把多余的能量以光子形式辐射出去，这种由于库仑碰撞引起的辐射称为韧致辐射。 逆韧致辐射即电子的自由—自由跃迁吸收激光能量所致 自由-束缚跃迁：由于自由区中辐射的波长可以连续改变，所以是连续谱。等离子体中自由电子与离子碰撞后复合或者自由电子被中性粒子俘获，被复合或俘获的电子多余能量以光子形式辐射出来。跃迁前电子是自由态，跃迁后电子束缚于某能级，所以称为自由-束缚跃迁，
光谱学外文新书导读 方晖（南开大学信息技术科学学院教授、博士后） 光谱学是物理学中的光学的一个分支，研究的是光与构成物质的原子和分子之间的相互作用，主要探讨的是利用各种光谱信息来获取原子和分子的内部结构及其各种运动状态。近代光谱学的发展是和量子力学、原子物理学的建立密不可分的，例如普朗克常数就是在黑体辐射光谱研究中提出的，而对氢原子光谱的研究则直接导致了玻尔原子模型以及薛定谔方程的提出。之后，随着量子力学原理逐渐应用到以分子研究为中心的量子化学中来，光谱学研究的重心也逐渐向分子光谱学转移。特别是在激光器发明之后，人们籍此新的光源可以获得强度更高和光谱分辨率、时间分辨率更高的各种分子光谱，激光光谱学迎来了现代光谱学的蓬勃发展时期。目前，各种新的光谱技术不断涌现，各种光谱仪器设备的更新层出不穷，光谱学研究已经远远超出了当初传统的物理、化学范畴，而是在几乎各个科学技术研究领域都起着越来越重要的作用，例如尤其是在材料科学、生命科学、医学中，光谱研究已成为一种不可或缺的研究手段。 南开大学外国教材中心和理科馆历来注重光谱学方面英文书籍的购置、收集和整理，到目前为止已具有较为丰富的馆藏。考虑到可能的同学及教师读者或者是在为光谱学课程寻找补充材料或者为具体的光谱科研寻找相关资料，我特将这些藏书分为了以下7类：（1）原子光谱学；（2）原子到分子光谱学；（3）分子光谱学；（4）激光光谱学；（5）独立的光谱学分支；（6）具体的光谱学应用；（7）光谱仪器。其中（1）、（2）、（3）和（4）中的藏书可以分别为研习原子光谱、分子光谱、激光光谱课程时参阅，而（5）、（6）、（7）中的某些藏书也许正是目前从事光谱学科研的同学和教师所需要的。 （1）到（7）每个类之中的书籍都按照出版年份做了排列，其中1990年后出版的所有馆藏基本上都罗列出来。而对于其他较早出版的，列出了其中的大部分仍然具有较高的参考价值（这里我参考了网络搜索结果做出了判断，可能不免有所遗漏，欢迎大家补充）。希望这样的收集方式不仅有利于读者能快速找到最为合适的参考书，同时也能方便广大读者更容易地向外国教材中心建议所需购置、补充的新书。 以下，我对（1）到（4）各类中1990年后出版的书做一个简要介绍，供大家参考。 在（1）原子光谱学中：Zenonas Rudzikas的书据作者称为惟一的一本用非相对论以及相对论理论成功描述了复杂多电子原子和离子的能级结构和跃迁几率的书，这本书对原子光谱理论给出了详尽的描述，但内容过于艰深，似不适宜作为教科书；而Igor Sobelman的书从内容的安排上由简到繁，深入浅出，在最后的章节里考虑了原子光谱的相对论修正，其另外一个特色是提供了各种原子的包括偶极矩和四极矩以及跃迁几率和有效截面等参数的详细的数据表格；Bernhard Welz的书是一本经再版的畅销书，有评论称作者在原子吸收光谱的基本理论和实际应用上寻找到了一个很好的平衡，而且这本书列出的详细的文献也具有较高的参考价值。 在（2）原子到分子光谱学中：Vimal Kumar Jain的书首先描述了单价电子和双价电子原子的原子光谱理论，介绍了核磁共振和穆斯堡尔谱，接着描述了双原子分子的转动、振动、电子，以及拉曼光谱，这本书的一个主要特色是有问题
第九章紫外光谱法 主要教学目标：使学生了解紫外光谱的基本原理；了解紫外吸收和分子结构的内在联系；熟悉紫外检测的仪器装置并熟练掌握紫外光谱的实验技术；能用紫外吸收光谱解析有机化合物。 教学方法及教学手段：采用板书和教学课件及多媒体课件相结合，课堂上师生互动，采用启发式和提问式的教学方式，并且课堂上学习的表现记入学生的平时成绩。 教学重点及难点：了解紫外吸收和分子结构的内在联系；能用紫外吸收光谱解析有机化合物。 引言有机波谱学是表征有机化合物分子结构的重要手段。20世纪30年代发展了紫外光谱，40年代发展的红外光谱，50年代发展的核磁共振谱和质谱。称为“四大波谱”。 光是电磁波，其能量可以用波长来表示，也可以用频率和波数来表示。物质吸收紫外光和可见光引起分子中价电子跃迁，物质吸收红外光则引起分子振动。所以紫外－可见光又称为电子光谱，红外光谱又称为分子振动光谱。 9.1 紫外光谱的基本原理 9.1.1 紫外光谱的产生 紫外-可见吸收光谱是分子吸收紫外-可见光区10～800 nm的电磁波而产生的吸收光谱，简称紫外光谱(UV)。这个数量级能量的吸收，可以导致分子的价电子由基态(S0) 跃迁到高能量的激发态(S1, S2, …)。 紫外可见光可分为3个区域：远紫外区10～190 nm ，近紫外区190～400 nm ，可见光区400～800 nm。 紫外光谱是化学键的成键电子跃迁产生的吸收光谱。当一定波长（200~800nm)的紫外光通过样品分子时，分子从紫外光中吸收能量，即电子从E0跃迁到另一个具有高能态E1的反键轨道，称为电子跃迁（同时伴有振动能级和转动能级的跃迁），此时产生的吸收光谱称为紫外吸收光谱。
分子光谱基础（Fundamentals of molecular spectroscopy）Chapter 1 molecular spectroscopy basis It has long been known that the special color of matter can be used to determine the content of matter, which is the basis of colorimetric analysis. In quantum mechanics, after the birth of people to understand the interaction between light and matter are leap, spectral technique has been greatly developed in the qualitative and quantitative analysis, also became one of the main tools for understanding the material structure information. This chapter mainly introduces the theoretical basis of molecular spectroscopy. Absorption and emission of light or scattering material, its essence is the interaction between light and material molecular evolution, relationship between material absorption, emission or scattering light intensity on the frequency mapping form, is molecular spectroscopy. According to the wavelength range and the action form of the light radiation, the molecular spectrum includes ultraviolet visible spectrum, infrared spectrum, absorption spectrum, fluorescence spectrum and Raman spectrum. Different spectra can provide information of different movements in the material molecules, and the structure of matter is understood by molecular spectroscopy, which is the purpose of studying molecular spectra. The structure and symmetry of 1.1 polyatomic molecules The basic principle of quantum mechanics tells us that any information about the molecular system can be obtained as long as the wave function of the molecular system is known.