第四章 红外分光光光度法(书后习题参考答案) 1．CO 的红外光谱在2 170cm -1处有一振动吸收峰．问 （1）CO 键的力常数是多少？ （2）14CO 的对应峰应在多少波数处发生吸收？ 解：碳原子的质量2323100.210022.612--?=?= C m g 氧原子的质量2323106.210022.616--?=?=O m g (1) σ =2071cm -1 O C O C m m m m k c ?+= )(21πσ 2346 210210)6.22(106.22)217010314.32()2(--?+???????=+=O C O C m m m m c k σπ =18.6×105 dyn·cm -1=18.6N·cm -1(厘米克秒制) (2)14CO 2323103.210022.614-?=?=C m g 2071106.23.210)6.23.2(106.1810314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 或O C O C O C O C m m m m m m m m +???+=1212141412σσ σ =2080cm -1 2．已知C―H 键的力常数为5N/cm ，试计算C―H 键伸展振动的吸收峰在何波数？若将氘（D ）置换H ，C―D 键的振动吸收峰为多少波数． 解：C-H 键：k =5N·cm -1=5.0×105dyn·cm -1 碳原子的质量：m C =2.0×10-23g, 氢原子的质量：23 231017.010022.61--?=?= H m g 氘原子的质量： 23231034.010022.62--?=?=D m g 依2121)(21m m m m k c ?+= πσ得 29961017.00.210)17.00.2(10510314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 21991034.00.210)34.00.2(10510314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 3．指出以下振动在红外光谱中是活性的还是非活性的 分 子 振 动 （1）CH 3一CH 3 C―C 伸缩振动 （2）CH 3一CC13 C―C 伸缩振动 （3）SO 2 对称伸缩振动 （4）CH 2=CH 2 C―H 伸缩振动 C C H H
红外线辐射源如何区分 红外线是波长介乎微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米至1毫米之间，是波长比红光长的非可见光。覆盖室温下物体所发出的热辐射的波段。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、军事等方面有广泛的用途。俗称红外光。 以发射红外辐射为主的辐射体。严格地说，凡能发射红外辐射的物体都可称为红外辐射源。由于自然界任何高于绝对温度零度的物体都在发射红外辐射,因此,任何物体都是红外辐射源，只是辐射强度不同而已。 红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为(0.75-1)～(2.5-3)μm之间；中红外线，波长为(2.5-3)～(25-40)μm之间；远红外线，波长为(25-40)～l000μm之间。 红外线辐射源可区分为四部分：
白炽发光区（Actinic range）：或称“光化反应区”，由白炽物体产生的射线，自可见光域到红外域。如灯泡（钨丝灯，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太阳。 热体辐射区（Hot-object range）：由非白炽物体产生的热射线，如电熨斗及其它的电热器等，平均温度约在400℃左右。 发热传导区（Calorific range）由滚沸的热水或热蒸汽管产生的热射线。平均温度低于200℃，此区域又称为“非光化反应区” （Non-actinic）。 温体辐射区（Warm range）：由人体、动物或地热等所产生的热射线，平均温度约为40℃左右。 更多的光污染知识介绍，更多造成光污染的原因请大家继续关注的相关知识。
红外线的辐射源有哪些 红外线是不可见光，任何大于绝对零度的物体都具有发射红外线的能力，因此红外线的辐射源在我们身边是非常多的。 第一、太阳 近似于温度5600K黑体的良好辐射源。峰值波长在可见光波段，但仍是地球附近最强的红外辐射源，而且相当稳定。可以作为空间红外仪器的参考标准源。 第二、红外星与红外天体 宇宙间一些以辐射红外为主的天体。它们是一些处于引力塌缩中、尚未触发热核反应的、非常年轻的天体,但已经是红外热源,或者是一些处于濒临消亡的恒星所抛出的大块尘云。温度都很低，所辐射的红外波长约为几十微米至近百微米。这些宇宙间的红外辐射源对天体演化的研究有重要意义。
第三、能斯脱灯丝 用锆、钇和钍的氧化物烧结成的空心细棒，长约25毫米，直径约2毫米,引出电极为铂丝。常温时阻值很高，具有负电阻温度系数。使用时先加温至几百度，然后通电点亮，由电能维持其温度，由镇流器限制其加热电流。这种红外源能在空气中工作，温度达1800K。常用于红外光谱仪器。 第四、硅碳棒 碳化硅做成的圆棒，发热部分的直径约为5毫米，工作温度为1500K，用于红外光谱仪器，更常用于工业加温炉。 第五、红外灯 属于白炽灯一类,工作温度较白炽灯低,使辐射能分布更多地移
向红外。受玻璃外壳的限制，发射的红外辐射短于2.5微米。常用于医疗和工业干燥等。 第六、碳化硅板 由电热丝埋入或装入碳化硅板中构成的一种中、远红外辐射源。电热丝通电后加热碳化硅板，控制不同的平衡温度，能获得不同波长分布的红外辐射。作为红外辐射源,为了提高某一波段的红外辐射效率,可采用表面涂覆特定的红外高发射率的涂料。这些涂料由 Ni2O3、Cr2O3、CoO、Na2O、MnO2、SiC、SiO2等材料组成。用碳化硅板可砌成各种红外炉，广泛用于烘烤技术中。 第七、红外激光器 属于受激辐射，各辐射中心的发射具有相同的频率、方向和偏振状态以及严格的相位关系。红外激光器辐射强度高，单色性好，方向性强。常用的红外激光器有钕玻璃激光器、钇铝石榴石激光器、二氧化碳激光器和磅锡铅激光二极管等。
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序言 红外线是电磁波谱的一个部分，这一波段位于可见光和微波之间。早在1800年，英国天文学家赫胥尔为寻找观察太阳时保护自己眼睛的方法就发现了这一“不可见光线”。但是，红外技术取得迅速发展还是在二次大战期间和战后的几十年，推动技术发展的原因主要是由于军事上的迫切需要和航天工程的蓬勃开展。 红外系统是用于红外辐射探测的仪器。根据普朗克辐射定理，凡是绝对温度大于零度的物体都能辐射电磁能，物体的辐射强度与温度及表面的辐射能力有关，辐射的光谱分布也与物体温度密切相关。在电磁波谱中，我们把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段称为可见光波段，而把波长从0.75至1000微米的电磁波称为红外波段，红外波段的短波端与可见光红光相邻，长波端与微波相接。可见光辐射主要来自高温辐射源，如太阳、高温燃烧气体、灼热金属等，而任何低温、室温或加热后的物体都有红外辐射。 通常情况下，红外仪器总被认为是一种无源、被动式的探测仪器，因为它主要探测来自被测物体自身的红外辐射。例如：红外辐射计、热像仪、搜索跟踪设备等就不需要像雷达系统那样的大功率辐射源，红外仪器可对物体自身热辐射进行非接触式的检测，从中反演出物体温度或辐射功率、能量等。由于，具有全天时、隐蔽性好、不易为敌方干扰，适合军事应用。 但是，并非所有的红外仪器都是无源的。因为，除物体自身热辐射外，自然或人工辐射源与物质相互作用也能产生电磁辐射。电磁辐射与物体的相互作用可以表现为反射、吸收、透射、偏振、荧光等多种形式，利用不同作用机理，可研制出门类众多的红外仪器。如利用物体反射、吸收电磁辐射时的光谱特征，可测量分析物体的颜色、水份、和材料组分等。这一类探测仪器是需要辐射源的。 习惯上，我们都是根据仪器自身是否带辐射源来划分被动式或主动式探测仪器。仪器的命名也有所不同，如我们把被动式的辐射测量设备称之为辐射计，如红外辐射计、微波辐射计。而主动式的辐射探测设备相应地称为红外雷达、微波雷达。本课程主要介绍被动式的红外光电探测系统。 红外系统的信息流程通常包含辐射产生、传输、采集、光电转换、信号处理等环节。红外光、可见光本质上都是电磁波，波段相邻，红外仪器与可见光仪器的工作原理、信息流程几乎相同，主要元部件（如光学系统、探测器）虽有差异，但其作用机理、设计方法相似之处甚多，许多遥感仪器也经常集成了可见光通道和红外探测通道。由此，红外光电系统课程重点讲授红外技术，但许多内容对可见光系统也是适用的。