电磁波谱与光辐射要点

第一章 光分析导论1.1 电磁辐射和电磁波谱 1.1.1. 电磁辐射：一种高速度通过空间传播的光量子流,它具有波粒二 象性。

EL = h ν = h c / λ = h c σEL为能量，单位为J或ev，1ev = 1.602 × 10-19 J h为普朗克常数6.626 × 10-34J.s； ν为频率，单位为Hz,即s-1；c为光速3 × 1010 cm.s-1 ; λ为波长，单位nm或Å(10-10 m); σ为波数，单位cm-1。

[例] 某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969 × 10-19 J，求其波长为多少纳米？其波数为多少？[解] 由 ΔE = h ν = h c / λ 得λ = h c / ΔE10-19= 6.626 × 10-34× 3 × 1010 / 4.969 ×= 4 × 10-5 cm= 400 nmσ = 1 / λ = 1 / 4 × 10-5 cm = 25000 cm-11.1.2. 电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。

它反映了物质内能量的变化，任一波长光子的 能量与物质内的原子或分子的能级变化（ΔE） 相对应，它们之间的关系为：ΔE = E1-E2 = EL = h ν = h c / λ表1-1 电磁波谱能量高低 高能辐射 中间部分长波部分典型的光谱学 γ射线 X射线 真空紫外 紫外可见 红外 微波电子自旋共振 核磁共振波长范围 0.005-1.4 Å 0.1-100 Å 10-180 nm 180-780 nm 0.78-300 um 0.75-3.75 mm3 cm 0.6-10 m跃迁类型 核能级 内层电子 价电子 价电子 分子的转动和振动 分子的转动 磁场中电子的自旋 磁场中核的自旋1.2 原子光谱和分子光谱1.2.1 原子光谱：原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的 光谱，它包括原子发射、原子吸收和原子荧光 光谱等等。

光和电磁波谱光和电磁波谱是描述电磁辐射波长和频率的一种图表。

它将电磁辐射按照波长从长到短的顺序排列，并将其划分为不同的区域，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。

这个谱表很重要，因为它帮助我们理解光和电磁波在自然界中的行为和应用。

本文将探讨光和电磁波谱的不同区域及其应用。

首先，让我们从无线电波开始。

无线电波是电磁辐射的一种，波长范围从几米到几千米不等。

这种波长的电磁波广泛应用于通信技术，包括无线电和电视广播、卫星通信和雷达系统。

通过调整无线电波的频率，我们可以实现不同类型的通信，例如长波、中波和短波广播。

接下来是微波区域，其波长范围从毫米到几厘米不等。

微波是无线通信和烹饪中经常使用的一种电磁波。

它们可以穿透大气层和云层，因此在卫星通信中起到重要作用。

此外，微波炉利用微波波长加热食物，使其变得更加方便、快捷。

红外线是光和电磁波谱中的下一个区域。

波长从几微米到一毫米不等。

红外线在许多领域中广泛应用，包括红外加热、夜视仪和红外测温。

红外摄像机利用物体发出的红外辐射来捕捉图像，因此在安全监控和夜晚拍摄中非常有用。

可见光是我们日常生活中最常见的电磁波区域。

波长范围从400纳米到700纳米，对应着不同的颜色，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛蓝和紫。

可见光在人类视觉中起关键作用，但它还有许多其他应用领域。

例如，激光技术利用可见光的特性进行切割、测量和通信，而光纤通信则使用细小的光导纤维传输可见光信号。

紫外线是光和电磁波谱中下一个区域。

波长从10纳米到400纳米不等。

由于紫外线具有较高能量，因此对人类和环境有一定的危害。

然而，紫外线也具有广泛的应用，特别是在紫外线消毒和杀菌、紫外线光谱分析和紫外线成像等领域。

随后是X射线区域，波长范围从0.01纳米到10纳米不等。

X射线的能量很高，能够穿透物体，并在摄影片上产生阴影。

因此，X射线被广泛应用于医学影像学，例如X射线片和计算机断层扫描（CT）。

最后，我们来到γ射线区域，这是电磁谱中最高能量、最短波长的区域。

电磁辐射与电磁波谱电磁辐射的种类和波长范围电磁辐射与电磁波谱电磁辐射是指电磁波在空间传播产生的现象。

它是由电场和磁场相互作用引发的一种能量传播方式。

电磁辐射包括广泛的种类和波长范围，涉及到我们生活和科技发展的方方面面。

一、电磁辐射的种类1. 可见光：可见光是我们日常生活中最常接触到的一种电磁辐射。

它的波长范围约为380纳米到780纳米，对应着不同的颜色，包括紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色和红色。

可见光是我们能够看到各种物体的根本原因。

2. 红外线：红外线的波长范围大约在780纳米到1毫米之间。

它主要表现为热辐射的形式，可以被热成像仪等设备探测到。

红外线在医学、军事、安防、家用电器等领域有广泛应用。

3. 紫外线：紫外线的波长范围大约在10纳米到380纳米之间。

紫外线可以分为长波紫外线（UVA）、中波紫外线（UVB）和短波紫外线（UVC）。

紫外线具有较强的穿透力，不被人眼可见，但对人体及生物产生一定影响，如紫外线可以杀灭微生物。

4. 微波：微波的波长范围大约在1毫米到1米之间。

微波在通信、雷达、烹饪等领域有广泛应用。

微波的频率相对较低，不会对人体组织产生显著的伤害。

5. 射线：射线主要包括 X 射线和γ射线。

它们的波长范围非常短，能量很高，对物质有较强的穿透能力。

射线在医学诊断、工业检测、科学研究等领域有广泛应用。

二、电磁波谱的波长范围电磁波谱是指电磁辐射按照波长从小到大排列的一种可视化表达方式。

根据波长的大小，电磁波谱被分为不同的区域，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。

具体的波长范围如下：1. 无线电波：波长从数千千米到1米。

2. 微波：波长从1米到1毫米。

3. 红外线：波长从1毫米到700纳米。

4. 可见光：波长从380纳米到780纳米。

5. 紫外线：波长从10纳米到380纳米。

6. X射线：波长从0.01纳米到10纳米。

7. γ射线：波长小于0.01纳米。

电磁波谱各个区域的辐射具有不同的特性和应用价值。