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近红外及中红外光谱法测量原理

2019.9.30

关于红外分光的原理，先从zui基本的中红外领域的吸收讲述。
　　
　　某物质照射中红外光后，中红外光一部分被该物质吸收。被吸收的中红外光的波长和吸收程度（吸光度或透射率）由该物质决定。因此测量中红外吸收光谱可以得知物质固有光谱。
　　
　　振动频率ν的光被分子吸收后，分子的能量只增加E=hν（h为普朗克定数）。中红外光时，其能量正好相当于分子振动能源水平。即如图2所示那样，在振动基底状态的分子吸收中红外光，变迁为振动的*激发态。但照射满足E＝hν并不是经常发生中红外吸收，需注意根据选择规则存在被允许的迁移（容许跃迁）和不允许的迁移（禁带跃迁）。
　　
　　中红外领域有两个重要的选择规则。
　　
　　（1）*个选择规则是振动量子数v只容许±1的变化。这个变化相当于振动的基本音。相当于谐波的±2、±3······的变化称为禁带跃迁，本来是不允许的。
　　
　　（2）中红外领域的另一个重要的选择规则是"由于某个分子振动，只有在分子全体的电偶极矩变化时，中红外光才被吸收"，这两个制约决定了物质的固有中红外光谱。
　　
　　分子的能量的水平和吸收带的关系
　　
　　下面探讨一下近红外光谱。
　　
　　近红外光谱法是以禁带跃迁的谐波和组合频率为基础的光谱法。那么为何要在频谱上观测禁带的谐波和组合频率呢？那是因为分子振动不是完全的协调振动（按照虎克定律的振动），有很多非协调性。虽然那么说，但谐波和组合频率发生率低，吸收比中赤外弱。因此，近红外光谱法是处理非常弱带的光谱法。开始我们会以为是缺点，但后边会讲述到，其实是近红外光谱法的优点。