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紅外光譜儀的工作原理是什么?

閱讀:2698      發(fā)布時間:2022-6-20
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  紅外光譜儀是利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特性,進行分子結構和化學組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源,單色器,探測器和計算機處理信息系統(tǒng)組成。根據分光裝置的不同,分為色散型和干涉型。對色散型雙光路光學零位平衡紅外分光光度計而言,當樣品吸收了一定頻率的紅外輻射后,分子的振動能級發(fā)生躍遷,透過的光束中相應頻率的光被減弱,造成參比光路與樣品光路相應輻射的強度差,從而得到所測樣品的紅外光譜。
  電磁光譜的紅外部分根據其同可見光譜的關系,可分為近紅外光、中紅外光和遠紅外光。遠紅外光(大約400-10cm-1)同微波毗鄰,能量低,可以用于旋轉光譜學。中紅外光(大約4000-400cm-1)可以用來研究基礎震動和相關的旋轉-震動結構。更高能量的近紅外光(14000-4000cm-1)可以激發(fā)泛音和諧波震動。紅外光譜法的工作原理是由于震動能級不同,化學鍵具有不同的頻率。共振頻率或者振動頻率取決于分子等勢面的形狀、原子質量、和最終的相關振動耦合。為使分子的振動模式在紅外活躍,必須存在雙極子的改變。具體的,在波恩-奧本海默和諧振子近似中,例如,當對應于電子基態(tài)的分子哈密頓量能被分子幾何結構的平衡態(tài)附近的諧振子近似時,分子電子能量基態(tài)的勢面決定的固有振蕩模,決定了共振頻率。然而,共振頻率經過一次近似后同鍵的強度和鍵兩頭的原子質量聯(lián)系起來。這樣,振動頻率可以和特定的鍵型聯(lián)系起來。簡單的雙原子分子只有一種鍵,那就是伸縮。更復雜的分子可能會有許多鍵,并且振動可能會共軛出現,導致某種特征頻率的紅外吸收可以和化學組聯(lián)系起來。常在有機化合物中發(fā)現的CH2組,可以以“對稱和非對稱伸縮”、“剪刀式擺動”、“左右搖擺”、“上下?lián)u擺”和“扭擺”六種方式振動。

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