
光譜學(Spectroscopy)是研究物質與電磁輻射相互作用的科學分支,主要通過分析物質發射、吸收或散射的光譜來揭示其成分、結構和動力學性質。以下是詳細解釋:
核心概念
光譜學通過棱鏡、光栅等儀器将光分解為波長譜線(光譜),不同物質因原子/分子能級差異産生特征譜線,形成“指紋式”識别依據。例如,氫原子在可見光區呈現巴爾末線系(656nm、486nm等)。
能量關系公式
光譜躍遷遵循玻爾模型:
$$ Delta E = E_2 - E_1 = h u = frac{hc}{lambda}
$$
其中 ( h ) 為普朗克常數,( u ) 為頻率,( lambda ) 為波長,( c ) 為光速。
吸收光譜學
物質選擇性吸收特定波長光子(如紫外-可見吸收光譜用于藥物濃度檢測),符合朗伯-比爾定律:
$$ A = epsilon l c
$$
( A ) 為吸光度,( epsilon ) 為摩爾吸光系數,( l ) 為光程,( c ) 為濃度。
發射光譜學
激發态粒子退激時發射特征光(如火焰原子發射光譜分析金屬元素),應用于天體化學成分研究。
拉曼光譜學
基于非彈性散射效應,探測分子振動模式(如碳材料缺陷分析),與紅外光譜互補。
注:鍊接經校驗有效,訪問日期2025年7月。
光譜學是研究物質與電磁波相互作用,并通過分析其産生的光譜來揭示物質組成、結構及性質的學科。以下是綜合多個權威來源的詳細解釋:
光譜學(Spectroscopy)的核心在于分析物質吸收、發射或散射電磁輻射後形成的光譜特征。其原理基于不同微觀粒子(原子、分子等)與特定頻率光的相互作用會形成獨特的譜線或譜帶,例如電子能級躍遷或分子振動模式的變化。這些光譜數據可通過儀器(如分光計)轉化為可視化的強度-波長關系圖。
常用設備包括原子吸收光譜儀(基于朗伯-比爾定律)、熒光光譜儀、質譜聯用系統等。數據處理需關注譜線位置(對應能量)、強度(反映濃度或躍遷概率)及波寬(與粒子壽命相關)。
作為交叉學科工具,光譜學在環境監測(如污染物檢測)、工業質檢(材料成分分析)等領域具有不可替代性,其發展推動了量子力學、天體物理學等多學科的突破。
如需進一步了解具體技術細節或曆史演變,可查閱來源、4、7、10等原始資料。
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