光谱如何分类

作者&投稿:弋茂 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
频谱的光谱分类~

按产生方式,光谱可分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱。有的物体能自行发光,由它直接产生的光形成的光谱叫做发射光谱。发射光谱可分为三种不同类别的光谱:线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子,由一些不连续的亮线组成;带状光谱主要产生于分子由一些密集的某个波长范围内的光组成;连续光谱则主要产生于白炽的固体、液体或高压气体受激发发射电磁辐射,由连续分布的一切波长的光组成。太阳光光谱是典型的吸收光谱。因为太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时,太阳大气层中的各种原子会吸收某些波长的光而使产生的光谱出现暗线。在白光通过气体时,气体将从通过它的白光中吸收与其特征谱线波长相同的光,使白光形成的连续谱中出现暗线。此时,这种在连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱。通常情况下,在吸收光谱中看到的特征谱线会少于线状光谱。当光照射到物质上时,会发生非弹性散射,在散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分(瑞利散射)外,还有比激发光波长长的和短的成分,后一现象统称为拉曼效应。这种现象于1928年由印度科学家拉曼所发现,因此这种产生新波长的光的散射被称为拉曼散射,所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。 按产生本质,光谱可分为分子光谱与原子光谱。在分子中,电子态的能量比振动态的能量大50~100倍,而振动态的能量又比转动态的能量大50~100倍。因此在分子的电子态之间的跃迁中,总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的,因而许多光谱线就密集在一起而形成分子光谱。因此,分子光谱又叫做带状光谱。在原子中,当原子以某种方式从基态提升到较高的能态时,原子内部的能量增加了,这些多余的能量将被以光的形式发射出来,于是产生了原子的发射光谱,亦即原子光谱。因为这种原子能态的变化是非连续量子性的,所产生的光谱也由一些不连续的亮线所组成,所以原子光谱又被称作线状光谱。

  波长范围 波谱区名称 跃迁类型 光谱类型
  0.0005~0.1nm γ射线 原子核反应 莫斯鲍尔谱
  0.1~10nm x射线 内层电子 x射线电子能谱
  10~200nm 远紫外 外层电子 真空紫外吸收光谱
  200~400nm 近紫外 外层电子 紫外可见吸收光谱
  400~760nm 可见 外层电子
  0.76~2.5μm 近红外 分子振动 红外吸收光谱、拉曼光谱
  2.5~50μm 中红外 分子振动、转动 红外吸收光谱、拉曼光谱
  50~1000μm 远红外 分子振动、转动 红外吸收光谱、拉曼光谱
  0.1~100cm 微波 分子转动 电子自旋 电子自旋共振
  1~1000m 无线电波 原子核自旋 核磁共振

发射光谱
物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫做谱线,各条谱线对应于不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的,所以也叫原子光谱。观察气体的原子光谱,可以使用光谱管,它是一支中间比较细的封闭的玻璃管,里面装有低压气体,管的两端有两个电极。把两个电极接到高压电源上,管里稀薄气体发生辉光放电,产生一定颜色的光。
线状光谱
由狭窄谱线组成的光谱。单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱,故线状光谱又称原子光谱。当原子能量从较高能级向较低能级跃迁时,就辐射出波长单一的光波。严格说来这种波长单一的单色光是不存在的,由于能级本身有一定宽度和多普勒效应等原因,原子所辐射的光谱线总会有一定宽度(见谱线增宽);即在较窄的波长范围内仍包含各种不同的波长成分。原子光谱按波长的分布规律反映了原子的内部结构,每种原子都有自己特殊的光谱系列。通过对原子光谱的研究可了解原子内部的结构,或对样品所含成分进行定性和定量分析。
带状光谱
由一系列光谱带组成,它们是由分子所辐射,故又称分子光谱。利用高分辨率光谱仪观察时,每条谱带实际上是由许多紧挨着的谱线组成。带状光谱是分子在其振动和转动能级间跃迁时辐射出来的,通常位于红外或远红外区。通过对分子光谱的研究可了解分子的结构。
连续光谱
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。
原子光谱
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。
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
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,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,(或具有连续谱的光波通过物质样品时,处于基态的样品原子或分子将吸收特定波长的光而跃迁到激发态,于是在连续谱的背景上出现相应的暗线或暗带),叫做吸收光谱。每种原子或分子都有反映其能级结构的标识吸收光谱。研究吸收光谱的特征和规律是了解原子和分子内部结构的重要手段。吸收光谱首先由J.V.夫琅和费在太阳光谱中发现(称夫琅和费线),并据此确定了太阳所含的某些元素。
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荧光光谱的原子荧光光谱的分类
答:原子荧光可分为 3类:即共振荧光、非共振荧光和敏化荧光,其中以共振原子荧光最强,在分析中应用最广。共振荧光是所发射的荧光和吸收的辐射波长相同。只有当基态是单一态,不存在中间能级,才能产生共振荧光。非共振荧光是激发态原子发射的荧光波长和吸收的辐射波长不相同。非共振荧光又可分为直跃线荧光、...

恒星光谱分为哪几种次型?
答:应用三棱镜及其他光学镜片组成的一种仪器,叫作棱镜分光仪。天文学家用分光仪去观测和拍摄各个恒星的光谱,然后根据光谱的组成情况加以分类。按表面温度由高到低为序,通常将恒星光谱分为O、B、A、F、G、K、M以及R、N和S型。每个类型又按温度高低分为0~9共十种次型(有的没有十个次型)即:早型...

恒星光谱分类的分类建立
答:通常包括三个步骤﹕选择判据﹐即用来区分不同光谱所依据的光谱特征﹐如谱线的相对强度﹔按照这些判据将足够多的光谱排队﹐获得标准光谱型序列﹔利用恒星的物理特征为光谱型定标﹐即建立光谱型和物理参量(如温度﹑光度等)之间的对应关系。光谱分类又可定义为通过恒星光谱特征的比较,对恒星物理特性进行直接估计...

色谱和光谱有哪些区别?
答:光谱是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案。色谱又叫色表或色彩图,是供用色部门参考的色彩排列表。按波长区域不同,光谱可分为红外光谱、可见光谱和紫外光谱;按产生的本质不同,可分为原子光谱、分子光谱;按产生的方式不同,可分为...

分子光谱分类
答:光谱分析中,分子能级间的跃迁过程产生了一系列独特的光谱现象,这些光谱根据其特征被分为几种类型。首先,纯转动光谱涉及分子的纯粹旋转运动,其跃迁产生的光谱位于远红外区域。通常,研究者更倾向于观察到这种光谱的吸收特性,而非发射。振动-转动光谱带则更加复杂,它源于分子中振动和旋转能级之间的跃迁。

电化学红外光谱分类
答:电化学在红外光谱分析领域展现了独特的应用,主要体现在三种不同的技术形式上:首先,电化学调制红外光谱(EMIRS),这是一种利用电化学过程来控制红外光的吸收和发射的手段。它通过改变电极表面的化学环境,间接地影响红外光谱的特性,从而实现对特定化学反应或物质的敏感检测。其次,差分级化表面的傅里叶变换...

恒星光谱分类光谱分类之摩根-基南系统(MK系统)
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简述光谱频率图按照频率对光的分类,并说明什么是电离辐射?
答:光波:波长为10—106nm的电磁波 可见光:波长380—780nm 紫外线:波长10—380nm,波长300—380nm称为近紫外线 波长200—300nm称为远紫外线 波长10—200nm称为极远紫外线,红外线:波长780—106nm 波长3μm(即3000nm)以下的称近红外线 波长超过3μm 的红外线称为远红外线。光谱分布如图所示...

恒星光谱分类建立一个光谱分类系统
答:恒星光谱分类是一个系统的构建过程,主要分为三个关键步骤。首先,选定判据是基础,这些判据依赖于光谱的特定特征,比如谱线的强度比。通过这些特征,大量的恒星光谱被有序排列,从而形成一个标准的光谱型序列。这个序列就像是一个光谱的分类指南,为后续的分析提供了参考框架。其次,是光谱型的定标,即建立...