第２７卷，第１Ｏ期 ２ ０ ０ ７年１ ０月 光谱学与光谱分析 Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．１０，ｐｐ２０４２—２０４４ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００７
四氯化碳费米共振的拉曼光谱研究
高淑琴，贺家宁，李荣福，左 剑，李兆凯，曹 彪，里佐威
吉林大学物理学院，吉林长春１３００２３
摘要费米共振现象是一种广泛存在于分子振动光谱中的现象，特别是结构比较复杂的多原子分子。在
多原子分子中当振动倍频或组合频位于某一基频附近，由于发生振动耦合，会出现两个新峰，峰的位置向两
侧发生移动，二者谱线强度发生变化，把这种现象称为费米共振。费米共振现象不仅存在于红外光谱中，也
存在于拉曼光谱中。文章中测量了ＣＣ１ 的拉曼光谱，利用所得到的谱线峰位和用Ｏｒｉｇｉｎｐｒｏ７．５软件程序获
得积分强度，用费米共振的相关理论计算了Ｃ－Ｃ１的ａ 对称伸缩振动频率 与Ｃ－Ｃ１ｚ的，对称弯曲振动频
率 的组合频（ ＋地）与（某一未知基频）ＧＣ１的，对称伸缩振动频率 ２的费米共振特征参数，进而计算出
了耦合系数ｗ和这一未知基频 ２。该文对理解费米共振，了解分子振动频率，研究分子结构有很重要的参
考价值。
关键词费米共振；积分强度；拉曼光谱
中图分类号：０６５７．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０５９３（２００７）１０—２０４２—０３
引 言
随着光学仪器和光学技术的飞速发展，以及量子力学的 应用，分子光谱学在近代科学各个领域都显示出其重要地
位。如今从原子到超分子、凝聚态物质都可归属为分子范
畴口］。用分子光谱方法，可以获得丰富的物质成分、物质结
构信息。分子光谱中，振动光谱是通过其谱线振动频率、强
度、线宽及其在外场中的变化给出分子成分、分子结构信
息［２．３＿。光谱分析理论和实验都表明，分子的振动频率除与
基团的折合质量、力常数等因素外，还与分子内和分子间的
耦合有关。其中分子内和分子间费米共振［４ ］就是很重要的
红外光谱、核磁共振谱都是吸收光谱。
红外光谱可用来判断分子中有什么样的官能团。
核磁共振谱可用来判断分子中有哪几类氢原子，每类氢原子有多少个。
第一节红外光谱(IR)
一.基本原理
分子是由原子组成的。组成有机分子的原子之间主要是通过极性键和非极性键结合在一起的。成键原子间的运动形式可分为两大类：1.伸缩振动，用υ表示。2.弯曲振动(变形振动)，用δ表示。
具有极性的键在振动过程中出现偶极矩的变化，在键的周围产生稳定的交变电场，与频率相同的辐射电磁波相互作用，从而吸收相应的能量使振动跃迁到激发态，得到振动光谱，即红外光谱。这种振动称为红外活性振动。
原子间的振动主要吸收波数为4000-400 cm-1的红外光。红外光谱的横坐标为波长(2.5~25μm)或波数(4000~400cm-1)，纵坐标为透过率(0-100%)。
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374页图4-16 正辛烷图4-17 1-辛烯图4-181-辛炔图4-192-辛炔图6-4 邻二甲苯图6-5 间二甲苯图6-6 对二甲苯图9-1 1-氯己烷图10-3 10-4 乙醇图10-5 乙醚图10-6
正丁醚图11-1 苯酚图10-3对甲苯酚图12-4 乙醛图12-5 苯乙酮图13-4 乙酸图13-7 乙酸乙酯图15-1 硝基乙烷图15-2 硝基苯图15-6 苯胺第二节核磁共振谱(NMR)一.基本原理自旋量子数不为零的原子核由于自旋会产生磁场，形成磁矩。磁矩在外磁场中出现不同取向的现象称为能级分裂。与外磁场同向的为低能级，反向的为高能级。当电磁波的能量等于高低能级间的能量差时，原子核吸收能量，产生核磁共振。用得最多的是氢原子核谱，简称氢谱(NMR-1H)。核磁共振谱中只有横坐标，代表化学位移。二. 化学位移原子核外有电子，电子的运动产生了对抗外磁场的感应磁场，使核实际感受到的有效磁场强度比外磁场强度低。核外电子产生的这种作用称为屏蔽效应，它的值用屏蔽常数σ表示。
第八章 核磁共振谱光谱
学习要求：
1、 学会如何借助光学技术来分析化合物的结构。
2、 掌握谱图分析，了解各种质子化学位移的位置。
3、 知道影响化学位移的因素。
由上面的讨论可知，对于一个未知物，红外光谱可以迅速地鉴定出未知物分子中具有的哪些官能团，能指出是什么类型的化合物，但它难以确定未知物的精细结构。自20世纪50年代中期，核磁共振技术开始应用于有机化学，对有机化学产生了巨大的影响，已发展成为研究有机化学最重要的工具之一，成为有机化合物结构测定不可缺少的手段。
8.1基本原理
（1）核磁共振现象
核磁共振是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。核的自旋量子数与原子的质量数和原子序数之间存在着一定的关系：当原子的质量数和原子序数两者之间是奇数或两者均为奇数时，I≠0，该原子核就有自旋现象，产生自旋磁矩。如 等。当原子的质量数和原子序数均为偶数时，I=0，原子核不能产生自旋运动，也没有磁矩，如 等。
当I≠0的原子核置于一均匀的外磁场（HO）中时，核的自旋具有（2I+1）个不同的取向。对于氢原子核（I=1/2），其自旋产生的磁矩在外磁场中可有两种取向：一种 是与外磁场方向相同， 称为顺磁取向。该取向的磁量子数m=+1/2,或用α表示。另一种 是与外磁场方向相反，称为反磁取向。该取向的磁量子数m=-1/2，或用β表示。
反磁取向的能量较顺磁取向的能量高，这两种取向的能量差⊿E与外加磁场的强度成正比。
⊿E=
式中h为普朗克常量，γ为核常数，称为核磁比。对于氢原子，γ=26750。以上关系如图9-28所示。不过即使在很强的外加磁场中，⊿E数值也很小。对于氢原子核，当H0=14092G（高斯，1G=10-4T）时，⊿E仅为2.5×10-5kJ/mol,当H0=23468G时，⊿E约为4×10-5kJ/mol,相当于电磁波谱中射频区的能量。
论文题目：核磁共振光谱基本原理
论文要求：
核磁共振光谱技术拥有广泛的应用及广阔的前景。简要概述核磁共振光谱技术及其发展，要求内容充实，论述详细透彻，不少于1000字。
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论文题目：核磁共振光谱基本原理
1 核磁共振的机理
核磁共振是材料分子结构表征中最有用的一种仪器测试方法之一。用一定频率的电磁波对样品进行照射，可使特定化学结构环境中的原子核实现共振跃迁，在照射扫描中记录发生共振时的信号位置和强度，就得到核磁共振谱。
1.1原子核的自旋
原子是由原子核与电子组成，而质子和中子又组成原子核。原子核具有质量并带有电荷。某些原子核能绕轴做自旋运动，各自有它的自旋量子数Ⅰ，自旋量子数有0、1/2、1、3/2„等值。Ⅰ=0意味着原子核没有自旋。每个质子和中子都有其自身的自旋，自旋量子数Ⅰ是这些自旋的合量，即与原子核的质量数和原子序数有关，若原子核的原子序数和质量数均为偶数时 ，Ⅰ为零，原子核无自旋，如12C、16O原子，他们没有NMR 信号。若原子序数为奇数或偶数、质量数为奇数时，Ⅰ为半整数，原子序数为奇数、质量数为偶数时，Ⅰ为整数，如表1-1所示。
表1-1 原子核的自旋量子数
原子序数 质量数 Ⅰ 实例
偶 偶 0 12C 16O8
偶、奇 奇 半整数 13C6 17O8
奇 偶 整数 2H1 10B5
1.2原子核的磁矩与自旋角动量
原子核在围绕核轴做自旋运动时，由于原子核自身带有电荷，因此沿核轴方向产生一个磁场，而使核具有磁矩μ，μ的大小与自旋角动量（P）有关，它们之间关系的的数学表达式为:
μ=νp
式中，ν为磁旋比，是核的特征常数。
依据量子力学原理，自旋角动量是量子化的，其状态是由核的自旋量子数Ⅰ所决定，P的绝对值为
P=ｈ/2 ［Ⅰ(Ⅰ+1)］1/2
其中h为普朗克常量。
1.3磁场中核的自旋的能量
在一般的情况下，自选的磁矩可以任意取向，但是当把自旋的原子核放入外加磁场（Ho）中，除自旋外，原子核还将绕Ho运动，由于磁矩与磁场的相互作用，核磁矩的取向是量子化的。核磁矩的取向数可用磁量子数m来表示，m=I、I-1、I-2、„、-（I-1）、-I，共有2I+1个能级。每个能级的能量
