我們知道，固體、液體、氣體都是由分子、原子或郭子、電子構(gòu)成的，這些組成物質(zhì)的最小單元無時(shí)無記得不在運(yùn)動(dòng)。為了描述晶體原子的運(yùn)動(dòng)，人們發(fā)展了晶格動(dòng)力學(xué)理論，提出了格波或聲子的概念;為了描述氣體、液體和有機(jī)、無機(jī)大分子的微觀運(yùn)動(dòng)，從分子力學(xué)的角度發(fā)展了分子振動(dòng)光譜頻率理論和亦帶強(qiáng)度理論。不同的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為不同的振動(dòng)方式及不同的頻率和振幅，反映在量子力學(xué)中，就是不同序列的能級(jí)或由準(zhǔn)連續(xù)能組成的能帶。分子等受到熱輻射或光輻射，吸收能量從基態(tài)能級(jí)躍遷到某一激發(fā)態(tài)能級(jí);當(dāng)從激發(fā)態(tài)躍遷回到基態(tài)或能量較低的激發(fā)態(tài)時(shí)，多余能量則以發(fā)光的形式外亦區(qū)相當(dāng)于分子的倍頻與和頻振動(dòng)頻率。所以一般分子在中紅外的吸收引起相鄰振動(dòng)能級(jí)之間的躍遷，近紅外吸收引起分子在相鄰一個(gè)或幾個(gè)能級(jí)間的躍遷或分子兩種振動(dòng)狀態(tài)的能級(jí)同時(shí)發(fā)生躍遷。遠(yuǎn)紅外波段的吸收的有多種可能，如氣體或液體分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，分子之間的振動(dòng)和分子內(nèi)部的振動(dòng)，有機(jī)化合物的骨架振動(dòng)，環(huán)狀分子的環(huán)變形，無機(jī)化合物、金屬有機(jī)化合物中金屬原子與其他原子之間的伸展振動(dòng)和變曲振動(dòng)，還有晶體的晶格振動(dòng)等。若某分子整體或部分的某些振動(dòng)頻率是該分子特有的，而且對(duì)分子結(jié)構(gòu)的微小變化相當(dāng)靈敏，則這些頻率就可能成為它的指紋頻率，相應(yīng)光亦就是它的特征光譜。
利用光電開關(guān)紅外光亦學(xué)不僅應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天等基礎(chǔ)研究和農(nóng)業(yè)、地學(xué)、材料、原子能、空間、氣象、醫(yī)藥等應(yīng)用學(xué)科的研究，而且作為一種析測試和生產(chǎn)監(jiān)測的有效手段，在煤炭、石油、化工、染織、環(huán)境及法庭弄偵等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
紅外光亦測試的主要儀器是紅外光譜儀。目前主要有兩類紅外光譜儀;色散型紅外光儀和變換紅外光亦儀。
色散型紅外光亦儀的工作原理是紅外光亦儀的樣品是放在光源和單色器之間。色散型紅外譜儀一般均采用雙光束。將光源發(fā)射的紅外光分成兩束，一束通過試樣，另一束通過參比，利用半圓鏡使試樣光束和參比光束交替通過意單色器，然后被紅外傳感器進(jìn)行檢測。當(dāng)試樣光束與參比光束強(qiáng)度相等時(shí)，檢測器不產(chǎn)生交流信號(hào);當(dāng)試樣有吸收，兩光束強(qiáng)度不等時(shí)，檢測器產(chǎn)生與光強(qiáng)差成正比的交流信號(hào)，從而獲得吸收光譜，在色散型紅外光譜儀中常用的紅外傳感器有高真空熱電偶、熱釋電檢測等紅外熱電傳感器。 |
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