第1节 红外基本原理new20110228
红外的基本原理
红外的基本原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠红外的基本原理。
红外，听起来是不是挺神秘的呀！那就像孙悟空有七十二变一样神奇呢！
比如说，你晚上抹黑回家，伸手不见五指，这时候你家的红外感应灯“刷”地一下就亮了，可神了！这就是红外原理的一个小应用啦。
红外其实就像是一种隐形的“线”，能探测到物体的存在和温度等信息。
你想想，那是不是有种超级英雄的隐藏技能的感觉呀！
红外的原理其实并不复杂。
咱可以把它类比成你的眼睛，只不过它看到
的不是五颜六色，而是物体发出的红外线。
就像你能通过眼睛看到周围的东西一样，红外也能“看”到好多你看不到的呢！当一个物体温度比较高的时候，它就会发出很强的红外线，就好像它在大声喊：“我在这里呀！”而红外设备就能捕捉到这个信号，然后做出相应的反应。
比如，自动门感受到人靠近了，就会自动打开，这可比你大喊“芝麻开门”还灵呢！
“哎呀，那要是没了红外，咱的生活会变成啥样呢？”你可能会这么问。
嘿，那可就麻烦啦！没有红外测温枪，测个体温还得用老法子，多不方便呀！没有红外遥控器，你就得跑去电视跟前换台啦，那多累呀！
红外的应用可真是无处不在呀！在安防领域，它能帮我们看家护院；在医疗领域，它能帮医生诊断疾病。
红外就像是生活中的一个默默奉献的小助手，虽然我们可能平时不太注意到它，但它却一直在发挥着大作用呢！
所以呀，红外的基本原理真。
红外工作原理
红外工作原理嘿，你有没有想过，在我们看不见的世界里，有一种神奇的光线在默默地发挥着巨大的作用呢？这就是红外线啦。
今天我就来给你讲讲红外到底是咋工作的，可有趣了呢。
我有个朋友叫小李，他对这些高科技的东西一开始也是一头雾水。
有一次我们一起去看一个科技展，那里有好多关于红外的展品。
小李就问我：“这红外到底是个啥呀？怎么到处都有它的身影呢？”我当时就想，这可得好好给他讲讲了。
红外啊，其实就是一种不可见光，它的波长比可见光要长。
你可以把光想象成一群不同身高的小人在赛跑，可见光呢，就是那些身高比较适中的小人，我们的眼睛能看到它们。
而红外光就像是那些特别高或者特别矮的小人，我们的眼睛看不到，但是它们确实存在而且能量还不小呢。
那红外是怎么产生的呢？有很多种方式呢。
比如说，我们常见的热物体就会发出红外线。
你想啊，当你在冬天靠近一个暖炉的时候，你能感觉到热呼呼的，这时候暖炉就在发出红外线呢。
这就像是暖炉在向周围大声呼喊：“我很热，我在散发能量呢！”这个能量以红外光的形式传播出去。
就像我们在黑暗中看不到暖炉发出的红外光，但是能感觉到热，就知道有东西在释放能量啦。
在自然界中，很多动物也利用红外呢。
像蛇就有热感应器官，能够探测到周围猎物发出的红外线。
这就好比蛇的眼睛是一个特殊的红外探测器，在黑暗中也能发现那些散发着红外信号的小老鼠之类的猎物。
我就和小李说：“你看，这蛇多聪明啊，要是我们人类也有这样的天然红外探测器，那得多酷啊！”小李听了直点头，眼睛里满是好奇。
那红外在我们人类的生活中有啥用呢？哎呀，那用处可太多了。
在我们的遥控器上就有红外的身影。
你每次拿着电视遥控器对着电视按按钮的时候，你知道吗，遥控器就在发射红外信号呢。
这信号就像一个小信使，告诉电视要干啥，是换台呢，还是调音量。
如果没有红外，我们就得走到电视跟前手动操作了，那多麻烦啊。
还有啊，在安防领域红外也超级重要。
那些红外摄像头，不管是白天还是黑夜，都能监控到周围的情况。
红外原理介绍
▪ 24°标准镜头的视场角为24° ×18°，空间分辨 率为1.3mrad。
计算方式如下：
空间分辨率(FOV ) =
24° ×
▪
320（像素数） 180
▪
=0.0013 rad =1.3 mrad
14
12°
320（像素数） 180
15
7°
320（像素数） 180
16
▪ 物体成像必须充满一个 像素点才能测温精确
电阻降低
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V = R•I
V: 电压变化 R: 由于红外吸收引起的电阻变化 I:通过辐射测热仪的恒定电流
1.红外辐射以电磁波的形式进入传感 器，传感器吸收红外辐射，传感器温 度升高。
2.传感器电阻改变。
3.电阻改变以电信号的形式被探测。
4.不需要冷却，因为采用直接加热的 效应。
8
红外热像仪成像原理
▪ 空间分辨率为1.3mrad的热像仪,：如果被测目标与 热像仪之间距离为100m，那么0.13M大小的物体在 热像仪的镜头聚焦,并投影到探测器上,正好充满1个 探测器单元像数. 0.26M大小的物体在热像仪的镜头 聚焦,并投影到探测器上,正好充满四个探测器单元 像数,并能确保必然充满其中一个像数.
2
红外光谱在电磁波中的位置
3
大气传输
大多数红外成像系统采用的响应光谱范围为 大气吸收较小的波长。大气传输率较高的光谱 范围称为“大气窗口”。
4
黑体和发射率
▪ 黑体是指吸收所有入射光线而不反射或透 射的物体即黑体所吸收的红外线能量与发 射红外线能量相等。
▪ 辐射率又称发射率：是实际物体与同温度 的黑体，在相同条件下辐出度的比值。
红外基本原理
红外基本原理发布日期:2011-5-31 10:57:38 阅读次数：272热量和红外发射热能是能量的一种形式。
热量储存在物体中（我们周围的一切事物），就像电能储存在电池内一样。
一个物体如果不带有热量将会是非常冷的，我们称其为绝对零度（-460℉或-273℃），这是最冷的物体。
因为它的热量绝对值是零。
当物体被加热时，温度会上升。
一个物体的热量越多，将会变得越热。
热量是通过分子和原子（次原子的微粒）的运动储存在物体内的。
当物体处于绝对零度时，没有热量，分子和原子也不运动。
一旦热量增加，温度开始上升，原子和分子（亚原子的微粒）开始振动（并改变能量的状态）。
由于储存在物体内的热量总量的增加，分子和原子的振动将越来越剧烈。
就像两手拍打或橡胶带振动时产生声音一样，红外能量通过这些原子和分子的振动，通过它们相互之间的碰撞释放出来。
这些释放出的能量就是红外测温仪所测量的红外能量。
温度越高，原子和分子的振动越剧烈，释放的红外能量越多。
这里关于温度和释放的红外能两者之间密切的线性关系，就是红外测温仪能够准确测温的工作原理。
黑体能量分布和波长、温度之间的关系通常一个物体释放出的红外能总量与其温度呈正比关系。
一个相对小的温度变化通常能够带来一个相对较大的红外能量的变化。
因此，红外测温仪具有较高的精度。
但现实中存在很多影响红外测温仪准确工作的因素。
因此，了解红外测温仪的本质和原理是至关重要的。
如前所述，红外能量是由原子和分子的振动产生的。
当物体温度较低的时候，这些振动相对较慢，释放的红外能也相对较小。
当物体温度升高时，振动的频率增加并且释放出的红外能总量也随之增加。
振动的频率与产生的能量的波长有关系。
频率越高，波长越短。
通常对于大多数材料来说，红外能量发出的波的频率和波长不是固定的，而是呈曲线分布，在一个范围内波动。
在任何特定波长上，发出的红外能都随温度的增加而增加（见下图）。
但是，低温物体发射出的峰值波长较长，而高温物体发射出的峰值波长较短。
红外线的工作原理
红外线的工作原理
红外线是一种电磁波，其工作原理基于物体的热能辐射。
每个物体都会发射红外线，其辐射强度与物体的温度有关。
红外线传感器利用物体发射的红外线来检测物体的存在和温度。
红外线传感器由发射器和接收器组成。
发射器通过电流激活红外发射二极管，产生红外光束。
接收器则拥有一个感应电路和红外接收二极管，用于接收反射回来的红外光束。
当有物体进入红外线传感器的作用范围时，它会阻挡红外光束的传播。
这样，一部分红外光束被物体反射回传感器。
接收器接收到反射的红外光束后，红外接收二极管产生一个电压信号。
红外传感器通过测量反射回来的红外光的强度来检测物体的存在和距离。
假设检测到的红外光强度达到设定的阈值，传感器会输出一个信号，表示有物体存在。
此外，红外线传感器还可以通过测量反射红外光的强度来确定物体的温度。
因为物体的温度与红外辐射强度成正比，传感器可以根据测量到的红外光强度计算出物体的温度。
总之，红外线传感器利用物体的红外辐射来检测其存在和温度。
通过测量反射红外光的强度，传感器可以输出相应的信号，实现对物体的检测和测温功能。
红外光的基本原理
红外光的基本原理红外光的基本原理是指在红外光频段内的光电辐射现象及其关联的物理原理。
红外光是电磁波的一种，其频率介于可见光和微波之间。
红外光可以被人眼所感知，但无法用肉眼直接观察。
在红外光的应用领域中，如红外成像、红外通信、红外物体探测等，了解其基本原理是非常重要的。
首先是红外辐射。
根据黑体辐射定律，任何物体在温度高于绝对零度时，都会发射热辐射。
这种热辐射包括红外光。
物体的温度越高，其发射的红外光强度越大。
这也是为什么我们可以通过红外光来测量物体的温度，如红外热像仪的原理。
接下来是红外感应。
红外感应是通过物体对红外辐射的感应来实现的。
人体、动物和其他物体都可以发射一定强度的红外辐射。
当这些红外辐射进入红外感应器件（如红外传感器、红外探测器）时，会产生其中一种电信号，用于检测物体的存在或活动。
这种原理在安防领域广泛应用，如红外报警系统。
然后是红外吸收。
不同物质对红外光的吸收特性是不同的。
红外光在物质中传播时，会与分子、原子等微观粒子相互作用。
物质可以选择性地吸收红外光的一些特定频率或波长，而其他频率或波长则会透射或反射。
这种吸收特性可用于分析物质的组成和结构，如红外光谱学，广泛应用于化学、药物和环境等领域。
最后是红外成像。
红外成像是利用物体对红外辐射的反射、辐射和散射特性，将其转化为可视图像。
当物体接收到外界的红外辐射后，会发生热能的转移和散射，而这种热能的转移和散射会导致物体表面温度的变化。
红外成像设备通过捕捉并分析这种温度变化，可以将物体的热分布以图像的形式呈现出来。
这种成像技术广泛应用于医学、军事和工业领域。
总之，红外光的基本原理可以归结为红外辐射、红外感应、红外吸收和红外成像。
理解和应用这些基本原理，可以帮助我们更好地探索和利用红外光在各个领域中的潜力和优势。
红外表基本原理1
红外分析仪光路
A B C 我们从一个灯（A）、校准误差凸透镜（B）、样气室（C）和参 考检测器（D）开始。一束光通过反应室。检测器测量光的强度。 D
红外分析仪光路
A B C 现在我们增加一个滤光片，以便让只有我们想要的波长的红外光通过 反应室 D
红外分析仪光路
A B C E 现在增加一个泵，让全部的样气通过反应室。 D
红外分析仪光路
A B C D
由于光通过SO2气体时,经过撞击等过程,产生能量损失,后面的D检测器 测量到的能量就会产生变化,通过测量无气体和有气体的能量差,经过转 换,就能得出SO2的浓度
红外分析仪光路
A B C D
为了减去在分析仪里的其他的噪声的声源，我们增加一个DARK SHUTTER,当SHUTTER打开的时候，光就会通过反应室,当DARK SHUTTER 关闭的时候,就没有关通过反应室,那么检测器要是检测到光, 就是有泄露或其它的光,我们称为噪声,可以在软件里面进行消除。
红外表基本原理
本PPT为红外吸收原理 侧重在污染源监测领域 仅供参考
红外分析仪介绍
红外分析仪工作原理 红外分析仪光路 红外分析仪气路 操作指导 常见故障排除和维修 常见红外分析仪厂家及型号
红外分析仪原理
SO2、NOX分析仪采用NIDR（聚色红光）的方法测量和按 PAS（光—声光谱）测量法。如果特定光谱的非分散红外线 照射样品，样品中待测气体吸收特定光谱，产生光－声效应。 这早在1880年就被A.G Bell 所发现，这就是光—声波谱原理。 尽管原理非常简单，但由于没有设备使之产生声波而被认为 是无用的，直到激光的发现和高灵敏度的检波器的发展，才 使得这一先进的测量方法得到实践运用。这一测量方法相对 其他气体分析方法来说，具有高可靠性和灵敏度，尤其各种 气体有自己的特征光谱，不受气体的干扰。 采用的是独特的单体分析仪，此种设计可有效的解决常用一 体多测分析仪的多种参数之间互相干扰的问题，另此种设计 非常便于CEMS系统日后的扩容。
红外光的基本原理
红外光的基本原理红外线是波长介于微波和可见光之间的电磁波，波长在760 纳米到1 毫米之间，是波形比红光长的非可见光。
自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度(-273)就存在分子和原子的无规则运动，其表面就会不停的辐射红外线。
当然了，虽然是都辐射红外线，但是不同的物体辐射的强度是不一样的，而我们正是利用了这一点把红外技术应用到我们的实际开发中。
红外发射管很常用，在我们的遥控器上都可以看到，它类似发光二极管，但是它发射出来的是红外光，是我们肉眼所看不到的。
第2 章我们学过发光二极管的亮度会随着电流的增大而增加，同样的道理，红外发射管发射红外线的强度也会随着电流的增大而增强，常见的红外发射管如图 16-1 所示。
图 16-1 红外发射管红外接收管内部是一个具有红外光敏感特征的PN 节，属于光敏二极管，但是它只对红外光有反应。
无红外光时，光敏管不导通，有红外光时，光敏管导通形成光电流，并且在一定范围内电流随着红外光的强度的增强而增大。
典型的红外接收管如图 16-2 所示。
图 16-2 红外接收管这种红外发射和接收对管在小车、机器人避障以及红外循迹小车中有所应用，这部分内容在我们的KST-51 开发板上并没有实现，但是属于红外部分的内容，所以我提供一个原理图给大家作为学习之用，如图 16-3 所示。
图 16-3 红外避障、循迹原理图在图 16-3 中，发射控制和接收检测都是接到单片机的 IO 口上的。
发射部分：当发射控制输出高电平时，三极管Q1 不导通，红外发射管 L1 不会发射红外信号；当发射控制输出低电平的时候，通过三极管 Q1 导通让 L1 发出红外光。
接收部分：R4 是一个电位器，我们通过调整电位器给LM393 的2 脚提供一个阈值电压，这个电压值的大小可以根据实际情况来调试确定。
而红外光敏二极管 L2 收到红外光的时候，会产生电流，并且随着红外光的从弱变强，电流会从小变大。
当没有红外光或者说红外光很弱的时候，3 脚的电压就会接近 VCC，如果 3 脚比 2 脚的电压高的话，通过 LM393 比较器后，接收检测引脚输出一个高电平。
红外的原理
红外原理
红外原理是指红外辐射的产生和传播过程。
红外辐射是一种波长介于可见光和微波之间的电磁辐射。
原理中的关键是物体的温度。
所有物体都会通过热辐射的方式向周围环境发射能量，其主要以红外波段的辐射为主。
红外原理的实质是物体分子在发生振动和转动时所产生的电磁辐射。
物体的温度越高，分子振动和转动的速度越快，因此红外辐射的能量也越高。
红外辐射的频率和物体的温度成正比，这就是红外测温的基本原理。
红外辐射具有很强的穿透力，能够穿透大气和物体的一部分。
这样，红外辐射可以在没有直接视线的情况下感知和测量物体的温度。
通过红外传感器，可以把红外辐射转换为电信号，再经过处理和分析，就可以获取物体的温度信息。
红外技术在各个领域有着广泛的应用。
例如，红外传感器可以用于测温、安防监控、火灾报警等。
通过红外信号的检测和分析，可以实现自动控制和报警等功能。
总之，红外原理是基于物体温度和红外辐射的关系，通过红外传感器将红外辐射转换为电信号，从而实现对物体温度的测量和监测。
红外技术在许多领域都有着重要的应用，为我们的生活和工作提供了很大的便利。
红外-红外基本原理
(2) 能斯特灯(Nernst Lamp)
能斯特灯是由稀土金属氧化物烧 结的空心棒或实心棒。 Φ1~2×25mm + -
主要成分：氧化锆(75%)、氧化钇、氧 化钍等，并含有少量的氧 化钙、氧化钠、氧化镁等. 供电电流：0.5~1.2A; 工作温度：1300~17000C; 使用寿命：2000h.
电阻的温度系数为负值： 室温下：非导体; > 5000C：半导体; > 7000C：导体; 需要预热> 7000C.
由于傅里叶变换红外吸收光谱仪可以在任何测量时间内获得辐 射源所有频率的所有信息，同时也消除了色散型光栅仪器的狭缝对 光谱通带的限制，使光能的利用率大大提高，因此具有许多优点。 测量时间短：在不到一秒钟的时间内可以得到一张谱图，比色散型 光栅仪器快数百倍；可以用于GC-IR联用分析。 分 辨 率 高：波数精度达到0.01cm-1。 测量精度高：重复性可达0.1%。 杂散光小：小于0.01%。 灵敏度高：在短时间内可以进行多次扫描，多次测量得到的信号进 行累加，噪音可以降低，灵敏度可以增大，10-9~10-12g。 测定光谱范围宽：10000~10cm-1,
二、傅里叶变换红外吸收光谱仪简介
Fourier Transform Infrared Spectrometer
FT-IR
光源
1．组成结构框图及工作原理
迈克尔逊干涉仪
吸收池
分 束 器
干涉图 检测器
傅里叶变换
红外吸收光谱图
数据处理 仪器控制
单色光
单色光
二色光
多色光
2．傅里叶变换红外吸收光谱仪的特点
善检测器响应，通常采取程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射
能量降低，狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的 恒定。
红外的原理
红外的原理红外，是一种人眼无法看见的光线，它的波长长于可见光，但短于微波。
红外的发现和应用，对于现代科技领域有着重要的意义。
在工业、军事、医疗等领域，红外技术的应用已经十分广泛。
那么，红外的原理是什么呢？首先，我们来了解一下红外的产生原理。
红外的产生主要有两种方式，一种是通过热辐射产生，比如热能辐射、热电效应等；另一种是通过分子振动产生，比如分子的转动、振动等。
无论是哪种方式，都是物质在一定温度下产生的，因此我们常常会听到“热红外”这样的说法。
其次，红外的传播和探测原理也是十分重要的。
红外线在空气中的传播是通过辐射的方式进行的，而且红外线的传播路径是直线传播，不会发生折射现象。
这也就决定了红外线在探测和通信方面有着一定的局限性，比如在大气污染严重的环境下，红外线的传播会受到一定的影响。
而红外线的探测则是通过红外传感器来实现的，红外传感器主要是通过接收物体发出的红外辐射，然后转化成电信号输出，从而实现对物体的探测和识别。
最后，我们来谈一下红外的应用原理。
红外技术在军事上的应用非常广泛，比如红外夜视仪、红外导弹等，都是基于红外原理制作的。
在医疗领域，红外线的热辐射特性被应用于红外线理疗仪，可以起到一定的治疗作用。
在工业领域，红外线的应用也是非常广泛的，比如红外测温仪、红外热像仪等，都是基于红外原理制作的，可以用来测量物体的温度分布情况。
总的来说，红外的原理涉及到红外的产生、传播和探测等方面，而且在各个领域中都有着重要的应用价值。
随着科技的不断发展，相信红外技术将会有更广阔的应用前景。
希望通过本文的介绍，能够让大家对红外的原理有一个更加清晰的认识。
1红外光谱原理及应用
苯酚的红外光谱
第4页，共63页。
红外光谱的区域
第5页，共63页。
红外光谱的区域
近红外区（泛频区13158~4000cm-1）：
-OH，-NH，-CH的特征吸收区（组成及定量分析）
中红外区（基本振动区4000~400cm-1）：
绝大多数有机和无机化合物的化学键振动基频区（分
碱性的探针分子与酸位形成氢键接受体的作用
第52页，共63页。
探针分子的质子化
固体表面的酸性较强，作为探针分子的碱性也很强时，
它们的作用会使探针分子被质子化，酸性羟基的特征红外
吸收带消失
质子化的H:B+ 在红外光谱中出现特征吸收带:
—C5H5NH+的特征吸收带在1540 cm-1 和1635 cm-1
红外光谱原理及应用
第1页，共63页。
一、红外基本原理
一定频率的红外线经过分子时，被分子
中相同振动频率的键振动吸收，记录所得透
过率的曲线称为红外光谱图
第2页，共63页。
红外基本原理
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：分子振动-转动光谱
辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸
常用测定固体表面酸酸性的测定方法
第51页，共63页。
红外光谱法测定表面酸性的基本原理
通过具有碱性的探针分子在表面酸位吸附后，所产生
的红外光谱的特征吸收带或吸收带的位移，测定酸位
的性质、强度与酸量。
碱性分子与表面酸位之间相互作用的三种类型：
碱性的探针分子的质子化
-红外光谱分析-第1节_红外基本原理
波段 近红外 中红外 远红外 常用区域
21:02:58
红外光谱最重要的应用是中红外区有机化合物的结构鉴定。通过
与标准谱图比较，可以确定化合物的结构；对于未知样品，通过官
能团、顺反异构、取代基位置、氢键结合以及络合物的形成等结构 信息可以推测结构。近年来红外光谱的定量分析应用也有不少报道,
尤其是近红外、远红外区的研究报告在增加。如近红外区用于含有
峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变
化时，无红外吸收。
21:02:58
两原子以上的多原子分子可能包含了所有形式的振动。 一个由n个原子组成的分子其运动自由度应该等于各原 子运动自由度的和。确定一个原子相对于分子内其它 原子的位置需要x, y, z三个空间坐标。则n个原子的分 子需要3n个坐标，即3n个自由度。
在振动和转动过程中只有伴随净的偶极矩变化的键才有红外活性。
因为分子振动伴随偶极矩改变时，分子内电荷分布变化会产生交变 电场，当其频率与入射辐射电磁波频率相等时才会产生红外吸收。 因此，除少数同核双原子分子如O2，N2，Cl2等无红外吸收外， 大多数分子都有红外活性。
想想什么样的分子是无红外活性的？
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基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振 动，用符号表示。
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２．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）； 反之，出现在低波数区（高波长区）。
例１ 水分子 （非对称分子）
21:02:58
（2）峰数
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（ m ）和波数1/λ( cm-1) ,可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
红外系统原理
红外系统原理
红外系统原理是一种通过检测和利用红外辐射来实现信息传输与控制的技术。
红外辐射是一种电磁波，其波长范围在700纳米到1毫米之间。
人眼无法直接感知红外辐射，但它在物体之间的传播具有许多独特的特性，使其在许多应用中具有重要作用。
红外系统主要由红外发射器和红外接收器两部分组成。
红外发射器将电能转化为红外辐射，并将信息编码到红外辐射中。
红外接收器则通过接收器件的特殊材料对红外辐射进行接收和解码，将其转化为电信号。
红外系统的工作原理基于物体的热辐射特性。
所有物体都会向周围环境发射红外辐射，其强度和频谱分布与物体的温度和表面特性有关。
红外系统利用这一特性，通过探测环境中的红外辐射来获取有关物体的信息。
红外系统在许多领域都有广泛应用。
在安防领域，红外传感器可以用于监控系统，检测到人体的红外辐射，从而实现警报和报警功能。
在医疗领域，红外成像技术被用于检测人体内部的温度分布，用于诊断疾病和监测身体健康状况。
此外，红外通信技术也被广泛应用于遥控器、红外数据传输等领域。
总之，红外系统利用物体的热辐射特性，通过红外辐射的检测和解码来实现信息传输与控制。
这种技术在各个领域中起着重要作用，为我们带来了便利和效益。
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二、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption spectroscopy
满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用。 对称分子：没有偶极矩，辐 射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩，红 外活性。 偶极子在交变电场中的作用示 意图
06:52:19
不对称 υ as(CH3) 2960㎝-1
不对称δ
as(CH3)1460㎝
-1
２．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）； 反之，出现在低波数区（高波长区）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变
06:52:19
(动画)
分子振动方程式
双原子分子的简谐振动及其频率
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h
V ：化学键的 振动频率；
：振动量子数。
06:52:19
任意两个相邻的能级间的能量差为：
h E h 2 1 2c 1 k
basic principle of Infrared absorption spectroscopy
infrared spectroscopy and molecular structure
第三节
第四节 第五节
红外光谱仪器
红外谱图解析 激光拉曼光谱
结束
infrared absorption spectrophotometer analysis of Infrared spectrograph laser Raman spectrometry
第2章 红外吸收光谱 分析法
06:52:19
一、概述
introduction
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱 辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构 近红外区 中红外区 远红外区
06:52:19
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红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 横坐标为波长λ （ m ） 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位， 峰形，峰强来描述。 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？
吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化 吸收峰强度 偶极矩的平方 偶极矩变化——结构对称性； 对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大
符号：s(强)；m(中)；w(弱)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
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内容选择：
第一节 第二节 红外基本原理 红外光谱与分子结构
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
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例题: 由表中查知C=C键的K=9.5 9.9 ,令其为
9.6, 计算波数值。
1 k k 9.6 v 1307 1307 1650cm 1 2c 12 / 2
化时，无红外吸收。
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峰位、峰数与峰强
（3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相 差越大（极性越大），吸收峰越强； 例2 CO2分子 （有一种振动无红外 活性）
(动画)
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基 频峰；
（5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰， 倍频峰；
1
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
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三、分子中基团的基本振动形式
basic vibration of the group in molecular
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
(动画)
变形振动 亚甲基
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甲基的振动形式
伸缩振动 甲基： 对称 υ s(CH3) 2870 ㎝-1 变形振动 甲基 对称δ s(CH3)1380㎝-1
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k
1307 k
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的 折合质量和键的力常数，即取决因/埃）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C =C — > —C — C — 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6 4.5m 6.0 m 7.0 m
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C2H4O
O
H
1730cm-1
1165cm-1
H H H
C
2720cm-1
C
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。 （CH3）2930 cm-1，2850cm-1。
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四、红外吸收峰强度
intensity of Infrared absorption bend
一、概述 introduction 二、红外吸收光谱产生的 条件 Infrared infrared absorption spec- condition ofspectroscopy absorption troscopy，IR 三、分子中基团的基本振 动形式 第一节 basic vibration of the group 红外光谱分析基本原理 in molecular 四、红外吸收峰强度 principle of IR intensity of infrared absorption bend