电磁波谱红外线26页PPT

1）你是怎么知道有荧 光作用的？
（2）在“非典”非常时期，常 常在教室内开“紫外线灯” 为什么？
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利用紫外 线的荧光 作用检验 人民币的 真伪
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紫外线杀 菌灯
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防紫外线雨伞
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六、伦琴射线和γ射线
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二、无线电波
无线电波：波长大于1mm（频率小于 300GHz)的电磁波 用途：通信、广播和天体物理研究等
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三、红外线
(1)红外线是一种波长比红 光的波长还长 的不可见光。其波长范围很宽，约750nm～ １×106nm (2)显著作用：热作用。 (3)由英国物理学家赫谢尔于1800年首先 发现红外线，一切物体都在不停地辐射红 外线，物体温度越高，辐射红外线的本领 越强。
问题：
天空为什么是亮的？ 大气对阳光的散射
傍晚的阳光为什么是红的？
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五、紫外线 （1）紫外线是一种波长比紫光还短 的不可见光；其波长范围约5nm～ 370nm， 显著作用：A、荧光，B、化学 作用，C、杀菌消毒 （2）由德国物理学家里特于1801 年首先发现的，一切高温物体 发出的光中，都有紫外线。
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八、太阳辐射
能 量 的 相 对 大 小
紫外线
可见光
红外线
黄绿光
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400
800
1200
1600
2000
20 波长λ/nm
八、太阳辐射

杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm
对温度、湿度要求不高。
光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易 磨损。
精选课件
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红外光谱制样方法
样品要求：干燥无水、浓度适当、多组分样要 先分离
固体样品：溴化钾压片法 糊状法（石蜡油 或六氯丁二烯糊剂) 溶液法（溶剂CS2,、CCl4 、CHCl3) 薄膜法 (高分子化合物）
（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对 不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就 可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫 “分子指纹光谱”。
精选课件
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(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟 内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内 就可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有 用的工具。
精选课件
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化学键的力常数
键 分子 K（×105dyn/cm） H-F HF 9.7 H-Cl HCl 4.8 H-Br HBr 4.1
H-I HI 3.2 H-O H2O 7.8 H-O 游离 7.12 H-S H2S 4.3 H-N NH3 6.5 H-C CH3X 4.7-5.0
键 H-C H-C C-C C=C C≡C C-O C=O C-Cl C≡N
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的 红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确 认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红 外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且测得大量 物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光 度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外 分光光度计。
精选课件
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1 = 2c

纸里的照像底片感光，下图是产生X射线
的装置，叫做X射线管：
1、K是阴极
2、A是阳极
（也叫对阴 极）
X射线的应用
X射线照射下的鱼
X 射 线 照 射 下 的 手
七、γ射线
比X射线波长更短的电磁 波，就是γ射线。
比X射线穿透能力更强。
γ射线对人体正常细胞有 很强的的破坏作用，因此有 γ射线可能出现的地方，必 须提出警告，严加防护。
❖ 用途：通信、广播和天体物理研究等
无线电波的波段分布（根据：波长/频率）
三、红外线
(1)红外线是一种波长比红光的波长还长 的不可见光。其波长范围很宽，约760nm～ 106nm
(2)显著作用：热作用。
(3)由英国物理学家赫歇耳于1800年首先 发现红外线，一切物体都在不停地辐射红 外线，物体温度越高，其辐射出的红外线 越强。
• 6、Almost any situation---good or bad---is affected by the attitude we bring to. ----Lucius Annaus Seneca差不多任何一种处境---无论是好是坏---都受到我们对待处境态度的影响。11时3分11时3分5Aug-208.5.2020
• •
THE END 8、For man is man and master of his fate.----Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday, August 5, 2020
9、When success comes in the door, it seems, love often goes out the window.-----Joyce Brothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。 11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020

2、频率（波长）不同的电磁波表现出作用不同．
例1 下面列出了一些医疗器械的名称和这些器械运用的 物理现象，请将相应的字母填写在运用这种现象的医器 械后面的空格上. (1)X光机，________.
D
解析 X光机是用来透视人体内部器官的，因此需要具有 较强穿透力的电磁波，但又不能对人体造成太大的伤害， 因此采用了穿透能力比较强又不会给人体造成太大的伤害 的X射线，故选择D.
解析 “神灯”又称红外线灯，主要是用于促进局部血 液循环，它利用的是红外线的热效应，使人体局部受热， 血液循环加快，故选择E.
答案 E
电磁波谱分布示意图
紫靛
1.按电磁波的波长或频率大小的顺序把它们排列成谱， 叫做 电磁波谱 .电磁波谱按频率由小到大的顺序排列 为：
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线
.
2.各种电磁波的共性
(1)它们在本质上都是电磁波，它们遵循相同的规律，各
波段之间的区别并没有绝对的意义.
(2)都遵守公式v＝λf，它们在真空中的传播速度都是c＝ 3×108 m/s.
域，在眼睛最敏感的黄绿光附近，辐射的能量最强.
关于电磁波谱的几点说明
频率不同的电磁波本质是相同的．它们的行为服 从共同的规律，但是他们产生的机理不同，因而具有 不同的特性．
1、不同电磁波产生的机理 （1）振荡电路中的自由电子振荡——无线电波； （2）原子外层电子受激——红外线、可见光、
紫外线； （3）原子内层电子受激——x射线； （4）原子核受激——γ 射线．
性强 光效应强
力强 最强
遥控
日光 检
、遥
灯、 查、
通信、 测、
加热
广播天、体
照明 杀防菌伪 、探

(3). C－H
烃类：3300～2700 cm-1范围，3000 cm-1是分界线。 不饱和碳（三键、双键及苯环）＞3000 cm-1 饱和碳（除三元环外）＜3000 cm-1
饱和烃基：3000～2700 cm-1，四个峰 －CH3：～2960（s）、～2870 cm-1（m） －CH2－：～2925（s）、～2850 cm-1（s） ＞CH－：～2890 cm-1
红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。 谱图以波长或波数为横坐标，以透光度为纵坐标而形成。 透光度以下式表示：
I：表示透过光的强度； I0：表示入射光的强度。
3.1.3 红外光谱的表示方法
横坐标：波数( ) 400～4000 cm-1；表示吸收峰的位置。 纵坐标：透过率（T %）,表示吸收强度。T↓，吸收， 故曲线低谷表示是一个好的吸收带。
COOH、COO－： 约1420 cm-1 ，1300～1200 cm-1 ， 两条强吸收带 NH2：面内：1650～1500 cm-1 面外：900～650 cm-1 ( CH2 )n ：1350～1192 cm-1 （间隔约 20 cm-1 ）的谱带， 800～700 cm-1 ，弱吸收带
一些常见化学键的力常数如下表所示：
分子振动频率,习惯以 (波数)表示：
由此可见： (v）∝ k， (v)与μ成反比。
吸收峰的峰位：化学键的力常数k越大,原子的折合质量越小,振动频率越大,吸收峰将出现在高波数区(短波长区）；反之,出现在低波数区(高波长区)
结论
2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能 产生红外吸收光谱。 （内因）
第三章 红外光谱
3.1 基本原理
3.1.1 波长和波数 电磁波的波长( )）、频率( v)、能量(E)之间的关系：

(3)红外线的主要应用：红外线遥感，可利用其勘测 地热、寻找水源、监测森林火灾、预报风暴和寒潮、加 热物体．
3．可见光． 可见光的波长在_4_0_0_～__7_0_0__n_m_____之间，能引起人的 _视__觉__． 4．紫外线． 紫外线也是不可见光，比可见光的波长短，波长在 5～400 nm 之间．紫外线的显著作用是化学作用．紫外线 可以灭菌消毒，人体接受适量的紫外线照射，能促进_钙__ 的吸收．紫外线还有_荧__光__效应．
第二节 电 磁 波 谱
极低频电磁场是致癌因素吗？ 我们生活在一个多种多样的、复杂的电磁波世界中， 科学家早已发现，频率从 105 Hz 到 3×1011 Hz 的电磁辐 射对人体有一定影响．其中高频电磁场可使生物神经系统 不稳定，而微波可使人眼晶状体成点状和部分浑浊．
那么，极低频电磁波对人体的影响怎样呢？1984—1985 年，科学家对美国丹佛市约 500 户居民进行调查，发现家住 在最强的极低频电磁场附近的儿童，其癌症(特别是白血病) 的发病率比居住在一般地区的儿童高 4 倍．有关人员又对电 话公司工作人员癌症发病率进行调查，有迹象表明，经常接 触磁场的职工罹患癌症的危险性在增大．
四、太阳辐射
太阳辐射中含有各种波长的电磁波，其中含有 _可__见__光__、_红__外__线__和_紫__外__线__，同时还有_X__射__线__、_γ_射__线___、 __无__线__电__波__．
拓展一 电磁波的波长、波速与频率之间的关系
1．波长：相邻的两个波峰或波谷间的距离．用 λ 表 示．
2．波速、波长和频率三者之间的关系是 _波__速__＝__波__长__×__频__率__．
3．电磁波的波速 c 与波长 λ、频率 f 的关系是_c_＝__λ_f _． 4．电磁波在真空中的速度 c＝_3_.0_×__1_0_8_m/s.

• 黑体是一个理想的热辐射体，在自然界并不 • 存在，但是在实验室可以近似地制作它，在 • 自然界的某些物体(如太阳)可以看作黑体。
• 2．灰体 • 如果物体的吸收率与波长无关，且为小于l • 的常数，这种物体称灰体。
3．选择性辐射体
如果物体的吸收率(或发射率)随波长 而变，则这物体称做选择性辐射体。
6、若干概念
• （1）辐射能
• 电磁波携带的能量或物体发射的全部能量
• 用来量度辐射做物理功的本领
• （2）辐射通量 单位时间内发射、接收或传播的辐射，与面 积大小有关。
• （3）辐射通量密度
• 通过单位面积的辐射通量 d F
d
dS
w / m2
• （4）出射度 • 辐射体表面射出的辐射通量密度
紫外光谱与可见光谱的能量
• 从上表看出，对于红外光的光量子能量往 • 往不能进行光化学反应，这种光量子被生 • 物组织吸收后，转换为热能，所以以红外 • 光的生物学效应主要是热效应。从可见光 • 开始可以进行光生物学化学反应，波长越 • 短，其热效应越小。
（4）吸收带和大气窗
• 通过大气的太阳辐射或地球大气系统辐射 • 将被大气中某些气体所吸收，这些吸收随 • 波长的变化很大，在某些波段的吸收很 • 强，而在另一些波段的吸收则很弱，在这 • 些吸收最弱的波段，太阳辐射和地球大气 • 辐射可以象光通过窗户那样透过大气，这 • 些波段称做大气窗。
• 2．参数间的关系、使用单位和量子特性 • (1)电磁波各参数的关系 • 电磁波谱通常以波长和频率来表示，真空 • 中存在关系:
• λ是波长，f是频率，c是光速。在真空中 • c=2.997925±0.000003×108m.s-1。 • 每秒约30万公里

术．
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利用红外线检测人体的健康状态， 本图片是人体的背部热图，透过图片可 以根据不同颜色判断病变区域．
返回
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红外线检视器是利用红外线能穿透
颜料的特性，揭示顏料层下隐藏的资料．利
用红外线发射器、接收器及屏幕显示器，油
画上炭笔初稿稿及已往曾经进行过的修复工
作都能一一呈现于眼前．
返回
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红外线卫星 云图显示一九九 九年九月十六日 台风约克于清晨 靠近香港时,中 心的风眼清晰可 见．
同一色光在不同介质中，频率（颜 色）不变，波长和波速都要改变．
在同一介质中，频率越高，波速越 小．
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关于光的电磁说的几点强调
3、电磁波与机械波的比较: 共同点： 都能产生干涉和衍射现象； 它们波动的频率都取决于波源的
频率； 在不同介质中传播，频率都不
变．
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关于光的电磁说的几点强调
3、电磁波与机械波的比较: 不同点： 机械波的传播一定需要介质，其波速与
掘出被更认深为入可的以内和在牛本顿质的，《这自是然麦哲克学斯的韦数为学电原磁理场》 交理相论辉建映立．迈麦出克的斯关韦键的性电一磁步理。论成为经典物理学
的重要支柱之一．
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麦克斯韦的电磁场理论从超距作用过 渡到以场为基本变量，是科学认识的一个 革命性变革，根据研究，麦克斯韦大胆断 言：光本身就是电磁波．
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红外线反射型检测传感器 它是一种一体化的红外线发射、接收器件， 内部包含红外线发射、接收及信号放大与 处理电路，能够以非接触的形式检测出前 方一定范围内的人体或物体。工作稳定可 靠，性能优良，可广泛应用于各种自动检 测、报警和控制等装置中。如：光电计数 器，接近式照明开 关，自动干手器，自控 水龙头，感应门铃，倒 车告警电路