导数光谱

一阶导数光谱savitzky–golay filter1. 引言1.1 概述在光谱分析领域，一阶导数光谱起到了至关重要的作用。

通过对光谱进行微分运算，我们可以获取样品所含的化学物质的信息并进一步进行定性和定量分析。

然而，在实际应用中，光谱数据经常受到噪声和干扰的影响，这会给后续的数据处理和分析带来挑战。

为了解决这个问题，本文将介绍一种被广泛应用于光谱处理中的滤波器——Savitzky-Golay滤波器。

1.2 文章结构本文总共分为五个部分。

首先，在引言部分(章节1) ，我们将简要介绍整篇文章所涵盖内容，并说明每个部分的目标与重点。

其次，我们会概述一阶导数光谱的定义、意义以及在光谱分析中的重要性(章节2) 。

接着，我们会详细介绍Savitzky-Golay滤波器的原理、操作效果以及参数选择与优化方法(章节3) 。

然后，我们会探讨Savitzky-Golay滤波器在一阶导数光谱中的具体应用，包括数据预处理与噪声消除效果评估、峰检测与峰定位精度提升效果评估，以及光谱峰形变化分析与解释方法探讨(章节4) 。

最后，我们会在结论部分总结本文的主要研究发现，并展望未来的研究方向，同时对Savitzky-Golay滤波器在实际应用中的价值与局限性进行讨论(章节5) 。

1.3 目的本文的目的是系统地介绍一阶导数光谱和Savitzky-Golay滤波器，并深入探讨其在光谱分析中的应用。

通过此篇文章，读者将能够了解到一阶导数光谱的重要性、Savitzky-Golay滤波器的原理和操作方法，以及该滤波器在数据预处理、峰检测和光谱峰形变化分析等方面所起到的作用。

同时，本文还将提供关于未来研究方向和实际应用价值与局限性的讨论，为相关领域的研究人员提供参考和启示。

2. 一阶导数光谱概述:2.1 导数的定义与意义:导数是微积分中的基本概念之一，用于描述函数在特定点处的变化速率。

对于一个函数f(x)，它的一阶导数表示了其在某个点x处的切线斜率。

仪器复习题答案）复习题答案1．分子光谱:由分子的吸收或发光所形成的光谱称为分子光谱（molecular spectrum），分子光谱是带状光谱。

2．分子荧光分析:某些物质被紫外光照射激发到单重激发态后，在回到基态的过程中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行定量分析的方法。

3．气相干扰：是指干扰发生在气相过程中（如电离干扰、激发干扰）以气相化学反应引起的干扰。

4．标记PCR(LP-PCR)：利用同位素、荧光素等对ＰＣＲ引物进行标记，用以直观地检测目的基因。

5．毛细管电泳:是指离子或带电粒子以毛细管为分离室,以高压直流电场为驱动力,依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。

6．红外吸收光谱：又称为分子振动—转动光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

7．Fermi共振：当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分。

8．荧光发射：电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（多为S1→S0跃迁），发射波长为‘2的荧光；10-7～10 -9 s 。

9．原子光谱:原子的电子运动状态发生变化时发射或吸收的有特定频率的电磁频谱.原子光谱是一些线状光谱,发射谱是一些明亮的细线,吸收谱是一些暗线.10．分子吸收光谱:分子对辐射选择性吸收使基态分子跃迁至更高能级的激发态而发出的特征光谱为分子吸收光谱.11．内转化：处于相同的重态的两个离子间的非辐射跃迁.12．宽带吸收：是用紫外可见分光光度法测量溶液中分子或离子的吸收，吸收宽带宽从几纳米到几十纳米，是用的是连续光源，这种测量方法叫13．塔板理论：在每一块踏板上，被分离柱分在气液两相间瞬时达到一次分配平衡，然后随载气从一块踏板以脉动式迁移，经过多次分配平衡后，分配系数小的组分先离开精馏塔，分配系数大的后离开，从而使分配系数不同的组分分离。

实验一绘制吸收光谱及测定摩尔吸光系数一.实验目的通过紫外吸收光谱的绘制和摩尔吸光系数的测定，掌握Agilent8453 UV-Vis的使用方法。

学习导数光谱计算方法及特点。

二.实验原理1．本实验用Agilent8453型分光光度计绘制氨基酸（苯丙氨酸，色氨酸）的紫外吸收光谱，找出它的吸收峰波长并计算摩尔吸光系数。

CH2CHCOOHNH2CNHCH2CHCHCOOHNH2苯丙氨酸色氨酸紫外分光光度法是利用物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，波长范围为200-400nm的紫外光谱。

各种分子都有其特征的吸收光谱，即吸光度与摩尔吸光系数随波长的变化而变化的规律。

吸收光谱的形状与物质的特征有关，以此进行定性分析。

为了清楚地描述各种物质对紫外区域电磁辐射的选择性吸收的情况，往往需绘制吸收光谱曲线，即吸光度对波长的曲线。

在吸收光谱曲线上可以找到最大吸收峰波长。

根据比尔定律：A = εb c式中A—吸光度ε—摩尔吸光系数b—液槽厚度，单位：cmc—摩尔浓度，单位：mol/l摩尔吸光系数可按下式计算：Abc ε=2．导数分光光度法：利用紫外-可见分光光度计软件系统带有的数学处理功能，对吸收光谱进行处理，可以获得导数光谱。

利用导数光谱进行分光光度测定，称为导数分光光度法。

通常可以获得1-4阶导数光谱。

在各阶导数光谱中，吸光度对波长的微分值与溶液中组分的浓度c保持线性关系：ssd Acdλ∝。

其中s为导数的阶数。

因此，可以利用导数光谱进行定量测定。

导数光谱可用于放大图谱间差别，定性分析中分辨重叠谱带，而且还可以减少定量分析中来自散射、基体、及其它吸收物的干扰影响。

由于导数光谱灵敏度高，因此对于试样纯度检验，多组分混合物的测定，消除共存杂质的干扰和背景吸收，测定混合式样都具有特殊的优越性。

三.实验仪器和试剂1.Agilent8453 UV-Vis分光光度计;2.移液枪(德国BRAND公司生产);3.50ml容量瓶2支; 废液池（烧杯）一只；4.氨基酸储备液：色氨酸0.400 g/l，苯丙氨酸2.00 g/l;5.去离子水四.实验步骤1.吸收光谱的测定（1）用氨基酸储备液及去离子水在50ml容量瓶中配置氨基酸溶液，色氨酸浓度为40mg/l, 苯丙氨酸800mg/l；（2）分别取上述溶液，用1cm石英比色皿，以水作参比溶液，在波长范围为190nm—400nm 间测定他们的吸收光谱。

紫外－可见分光光度法思考题和习题1．名词解释：吸光度、透光率、吸光系数(摩尔吸光系数、百分吸光系数)、发色团、助色团、红移、蓝移。

吸光度：指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的对数，用来衡量光被吸收程度的一个物理量。

吸光度用A表示。

透光率：透过透明或半透明体的光通量与其入射光通量的百分率。

吸光系数：单位浓度、单位厚度的吸光度摩尔吸光系数：一定波长下C为1mol/L ，l为1cm时的吸光度值百分吸光系数：一定波长下C为1%(w/v) ，l为1cm时的吸光度值发色团：分子中能吸收紫外或可见光的结构单元，含有非键轨道和n分子轨道的电子体系，能引起π→π*跃迁和n→ π*跃迁，助色团：一种能使生色团吸收峰向长波位移并增强其强度的官能团，如-OH、-NH3、-SH及一些卤族元素等。

这些基团中都含有孤对电子，它们能与生色团中n电子相互作用，使π→π*跃迁跃迁能量降低并引起吸收峰位移。

红移和蓝移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）；吸收峰位置向短波方向移动，叫蓝移（紫移，短移）2．什么叫选择吸收？它与物质的分子结构有什么关系？物质对不同波长的光吸收程度不同，往往对某一波长(或波段)的光表现出强烈的吸收。

这时称该物质对此波长(或波段)的光有选择性的吸收。

?由于各种物质分子结构不同，从而对不同能量的光子有选择性吸收，吸收光子后产生的吸收光谱不同，利用物质的光谱可作为物质分析的依据。

3．电子跃迁有哪几种类型？跃迁所需的能量大小顺序如何？具有什么样结构的化合物产生紫外吸收光谱？紫外吸收光谱有何特征？电子跃迁类型有以下几种类型：σ→σ*跃迁，跃迁所需能量最大；n →σ*跃迁，跃迁所需能量较大，π→π*跃迁，跃迁所需能量较小；n→ π*跃迁，所需能量最低。

而电荷转移跃迁吸收峰可延伸至可见光区内，配位场跃迁的吸收峰也多在可见光区内。