红外-红外基本原理
红外线的基本原理
红外线的基本原理1. 红外线的定义红外线（Infrared Rays）是指波长长于可见光波长的电磁辐射，它的波长介于无线电波和可见光之间，常用于无线通信、热成像、遥感和物体检测等领域。
2. 红外线的产生红外线的产生主要有以下几种方式： 1. 热辐射：所有物体在绝对零度(-273.15℃)以上都会发出红外辐射，其强度与物体的温度成正比。
2. 能量转换：通过电流或电压的作用，将电能转化为红外辐射。
3. 光学转换：通过激光或LED发射特定频率的光，再通过材料的吸收、反射或透过等，转换为红外辐射。
4. 化学反应：某些特定的化学反应会产生红外辐射。
3. 红外线的特性红外线具有以下特性： 1. 穿透性：红外线在空气、玻璃、塑料等透明媒介中的传播能力较强。
2. 能量性：红外线的能量低于可见光，但高于无线电波，可被物体吸收并转化为热能。
3. 方向性：红外线的传播遵循直线传播原理，不具备强烈的散射现象。
4. 干扰性：红外线受到气象条件、灰尘、烟雾等因素的干扰较大。
4. 红外线的分类红外线按照波长可分为以下几个类别： 1. 远红外线：波长大于25微米，主要用于遥感探测、红外热像仪等领域。
2. 中红外线：波长介于2.5-25微米之间，主要用于红外热像仪、热成像设备、红外线测温等领域。
3. 近红外线：波长介于0.75-2.5微米之间，主要用于红外线通信、红外遥控、红外测距等领域。
5. 红外线的探测原理红外线的探测原理主要有以下几种： 1. 热电效应：当被红外线照射的物体温度不同于探测器的环境温度时，通过红外线的能量转换成探测器上的温升，产生微弱的热电流信号，经放大后可用于检测和测量。
2. 光电效应：红外线照射到半导体材料上时，光子的能量被半导体材料的电子吸收，使电子获得足够的能量跃迁到导带，导致半导体的电导率改变，进而产生电信号。
3. 光吸收：红外辐射被物体吸收后，物体的温度会发生变化，通过测量物体的热辐射能量的变化，来判断物体的温度变化。
红外光谱的基本原理
红外光谱的基本原理红外光谱是一种分析技术，通过测量物质在红外辐射下的吸收和散射来确定物质的结构和组成。
红外光谱的基本原理可以归结为分子的振动和转动。
红外光谱涉及的能量范围一般在3000 cm-1到10 cm-1之间，这个范围对应着分子的振动、转动和一些电子运动的能级。
因为红外辐射的能量与分子的振动和转动的能级相匹配，所以红外光可以被分子中一部分原子吸收，从而发生光谱吸收。
分子的振动可以分为伸缩振动、弯曲振动和转动振动。
伸缩振动是分子中原子之间的相对运动，弯曲振动则是两个或多个原子之间改变绝对角度的运动。
转动振动涉及到分子整体发生旋转的运动。
红外光谱的实验装置一般包括光源、样品室、光谱计和检测器。
光源产生红外光束，被样品室内的样品吸收、散射或透射。
样品室是一个封闭的容器，内部设置好样品和红外透明的窗口。
光谱计通过光束分离装置将入射光分成不同波长，然后通过检测器来测量相应的信号强度。
红外光谱图上的峰对应着样品中特定的化学键或分子基团。
不同的化学键和基团对红外光的吸收有不同的谱特征，参考指纹区域的红外光谱峰可以提供物质的识别和组成信息。
红外光谱分析主要包括定性分析和定量分析。
定性分析通过比较样品的红外光谱峰和已知物质的峰值数据库，确定样品中有哪些化学键或基团。
定量分析则是通过对吸收峰强度进行定量计算，得到样品中特定成分的浓度。
红外光谱广泛应用于有机化学、分析化学、材料科学等领域。
例如，在药物研发中，红外光谱可以用于分析药物的结构和纯度；在环境监测中，红外光谱可以用于分析大气中的污染物；在食品科学中，红外光谱可以用于分析食品的成分和质量等。
总之，红外光谱是一种非常有用的分析技术，可以通过测量物质在红外辐射下的吸收和散射，得到物质的结构和组成信息，以及一些物理和化学特性的定量和定性分析。
通过了解红外光谱的基本原理，我们可以更好地理解和应用这一技术。
红外基本原理介绍
发射率
• 发射率: • 如果表面抛光时会更低. • 经过粗糙处理的表面发射率高. • 入射角变小时更低. 热辐射是和表面垂直的. • 垂直的时候最高. • 低于 45o 会迅速降低. • 物体温度高时会更高. • 发射率依赖于: • 物体的基本材料 • 金属发射率通常很低 • 非金属通常高 • 红外波段 • 发射率可以通过实验来测定.
• 长波 • 常温时灵敏度更好. • 给定温度目标的信号水平更好. • 更少的大气吸收. • 对于玻璃和塑料不透明, 测量它们的表面温度很方便. • 阳光下反射更少. • 更高的信噪比. • 穿透烟、雾、尘和扰流. • 对于可将光背景干扰不敏感.
什么是热像技术?
热传递
热辐射
应用
热像技术可以拓展到很多领域 …
OK NO
OK NO
测量规律
5) 选择高发射率的区域进行测量。
洁净且闪亮的铜。 发射率很低。
测量规律
6) 输入正确的发射率和反射温度 7) 保存红外图像，同时存储可见光照片.
问题?
红外理论 基础介绍
什么是热像技术?
热
像
热量 温度
分析
图像
什么是热像技术?
热量是不同温度的系统间的 热量交换.
因此, 当没有温度差异时红 外图像没有任何对比，也
不可能进行分析!
什么让热像技术这么有用?
• 非接触性 – 远程感应 • 使得用户远离危险 • 不会侵扰或者影响目标 • 二维性 • 可以比较物体的不同区域 • 利用图像可以观察整个目标 • 热分布可以可视化后进行分析 • 实时性 • 固定物体进行高速扫描 • 高速移动物体捕获 • 高频温度变化的图像捕捉
吸收率 (a) + 反射率 (g) + 透射率 (t) = 1 a + g + t = 1 = 100%
红外线的基本原理
红外线的基本原理一、引言红外线是一种波长较长的电磁波，其波长范围为0.75μm~1000μm。
红外线广泛应用于军事、医疗、工业等领域，成为现代科技发展的重要组成部分。
本文将介绍红外线的基本原理。
二、电磁波的基本概念电磁波是由电场和磁场交替变化形成的一种能量传输方式。
根据频率不同，电磁波可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线等七类。
三、红外线的产生1. 热辐射：所有物体都会向周围环境发射能量，其中包括红外辐射。
2. 光学器件：如半导体激光器等。
3. 电子器件：如发光二极管等。
四、红外线的特性1. 红外线穿透力强，可以穿过普通材料如玻璃和塑料。
2. 红外线散布性好，可以被反射和折射。
3. 红外线对于人眼不可见。
4. 红外线可以被物体吸收，因此可以用来探测物体的温度。
五、红外线的应用1. 军事：红外线成像系统可用于夜视仪等设备。
2. 医疗：红外线成像技术可用于诊断疾病和治疗。
3. 工业：红外线传感器可用于检测温度和湿度等参数。
4. 家电：如遥控器、智能家居等。
六、红外线的探测原理1. 热辐射法：利用物体发射的红外辐射来检测其表面温度。
2. 热成像法：利用物体发射的红外辐射来绘制出其表面温度分布图像。
3. 通过反射和折射来检测物体的位置和形状。
七、红外线传感器1. 热电偶传感器：利用热电偶原理将物体发出的红外辐射转换为电信号进行检测。
2. 热释电传感器：利用材料在受到红外辐射时产生电荷变化的原理进行检测。
3. 光学传感器：通过反射或折射来检测物体的位置和形状。
八、结语红外线是一种重要的电磁波，其应用广泛。
掌握红外线的基本原理和探测方法对于科技工作者具有重要意义。
红外遥控器原理
红外遥控器原理红外遥控器是一种常见的无线遥控电子设备，它可以通过使用红外线信号与目标设备进行通信，从而实现遥控对其进行操作。
一般情况下，红外遥控器可以用于电视、音响、机顶盒等电器设备的远程操作。
本文将会详细地阐述红外遥控的原理、工作原理以及使用方法。
红外遥控的基本原理是采用红外光作为通信载体，通过以不同的编码方式将信号进行传输，实现遥控目标设备。
红外遥控器使用的编码方式可以是固定编码、学习编码和编码识别三种。
固定编码指的是遥控器和设备之间的编码是预先设置好的，一般情况下使用遥控器和设备品牌一致的固定编码方式。
而学习编码是指遥控器可以通过学习设备的编码来实现操作。
编码识别则是指一种技术，通过识别无线信号的编码格式来实现遥控目标设备。
红外遥控系统由两个基本组成部分组成：发送器和接收器。
发送器是指放置在遥控器内部的电路板，用于发送红外光信号；接收器是指放置在被遥控的设备中的电路板，用于接收红外光信号并转化为相应的控制信号。
在遥控器按下指令键时，发送器会产生一个包含特定编码的红外光信号。
这个信号会被发射出去，并被接收器接收后进行解码。
接收器先通过红外光探测器接收信号，然后将其传递到解码器进行解码，得到与编码相对应的指令信号。
然后控制器会将相应的指令发送到设备内部的电路板，使设备发生相应的控制操作。
三、红外遥控的使用方法1.使用红外遥控器前需要先将遥控器与设备进行配对。
通常情况下，这一过程是由遥控器中的按键自带的配对代码完成的。
2.当需要进行遥控操作时，准确地按下遥控器上所需操作的按键。
这就会产生对应的红外信号，通过空气中传输到设备接收器处，被设备内部电路板接收并执行相应指令。
一般红外遥控器都有一定的有效距离，在使用时需要注意距离和方向的选择。
3.如若发生无法操作设备，请先检查遥控器电池是否正常，以及接收器处是否有遮挡物。
总结：红外遥控技术是现代家庭电器中不可或缺的一部分，它大大方便了人们控制电器设备。
红外遥控技术的应用范围也越来越广泛，不仅仅局限于家庭电器、电子产品，还被应用到了无人机、智能家居和医疗设备等领域。
红外光谱知识点
红外光谱知识点一、红外光谱的基本原理。
1. 概念。
- 红外光谱（Infrared Spectroscopy，IR）是分子能选择性吸收某些波长的红外线，而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱。
2. 分子振动类型。
- 伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动，又分为对称伸缩振动（νs）和不对称伸缩振动（νas）。
例如，对于亚甲基（-CH₂ -），对称伸缩振动时两个C - H键同时伸长或缩短；不对称伸缩振动时一个C - H键伸长，另一个缩短。
- 弯曲振动：又称变形振动，是使键角发生周期性变化而键长不变的振动。
它包括面内弯曲振动（如剪式振动δ、面内摇摆振动ρ）和面外弯曲振动（如面外摇摆振动ω、扭曲振动τ）等。
以水分子为例，H - O - H的键角可以发生弯曲变化。
3. 红外吸收的条件。
- 分子振动必须伴随偶极矩的变化。
具有对称中心的分子，如二氧化碳（O = C = O），其对称伸缩振动不产生偶极矩变化，所以在红外光谱中没有该振动的吸收峰；而不对称伸缩振动产生偶极矩变化，有吸收峰。
- 辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的能量相等。
根据E = hν（h为普朗克常量，ν为频率），只有当红外光的频率与分子振动频率相匹配时，才会发生吸收。
二、红外光谱仪及其工作原理。
1. 仪器类型。
- 色散型红外光谱仪：主要由光源、单色器、样品池、检测器和记录系统等部分组成。
光源产生的红外光经过单色器分光后，依次通过样品池和参比池，被样品吸收后的光强与参比光强比较，检测器检测光强的变化并转换为电信号，经记录系统得到红外光谱图。
- 傅里叶变换红外光谱仪（FT - IR）：基于迈克尔逊干涉仪原理。
光源发出的光经过干涉仪后变成干涉光，再照射到样品上，样品对干涉光有选择地吸收，含有样品信息的干涉光被检测器检测，经计算机进行傅里叶变换处理后得到红外光谱图。
它具有分辨率高、扫描速度快、光通量高等优点。
红外基本原理PPT(完整版)
CH C H2
2
C H2 C H2
1781cm-1 1678cm-1 1657cm-1
1651cm-1
2.氢键效应
氢键(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产 生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。
C =O 伸 缩N-伸 缩 H N变 -形 H
OHNH 游 离1690
R
R
பைடு நூலகம்
3500 1620-1590
0m
7.
偶极子在交变电场中的作用示意图
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； V ：化学键的 振动频率； 可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
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。
红外基本原理
一、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移） R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COH C=0 1730cm -1 ； V ：化学键的 振动频率； （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； （3）瞬间偶基距变化大，吸收峰强； 偶极子在交变电场中的作用示意图
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
三、分子中基团的基本振动形式
1．两类基本振动形式
伸缩振动 a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
反之，出现在低波数区（高波长区）。
亚甲基： 力常数:
15 17 9.
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。
3060-3030 cm-1
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。
红外线仪原理
红外线仪原理红外线仪是一种通过检测和测量物体辐射出的红外辐射来获取信息的仪器。
它利用了物体在红外波段的电磁辐射特性，通过接收并转换红外辐射信号，将信号转化为可见光或电信号，从而实现对物体的检测和测量。
红外线仪的原理基于物体的热辐射特性。
热辐射是指物体在一定温度下，由于分子和原子的运动而产生的电磁波辐射。
根据普朗克辐射定律，物体的辐射能量与其温度成正比，且辐射频率和波长与温度无关。
因此，通过检测物体辐射出的红外辐射，可以得到物体的温度信息。
红外线仪的工作原理可以分为三个基本步骤：辐射接收、信号转换和信号处理。
红外线仪通过辐射接收器接收物体辐射出的红外辐射。
辐射接收器通常由红外探测器组成，红外探测器能够将红外光信号转化为电信号。
红外探测器的种类有很多，常见的有热电偶、热电阻、半导体型和光电型等。
不同类型的红外探测器适用于不同的应用场景，具有不同的灵敏度、响应速度和温度范围。
接下来，红外线仪将接收到的红外辐射信号转换为可见光或电信号。
这一步骤主要依靠信号转换器来完成，信号转换器通常由滤光片、光电二极管和放大器等组成。
滤光片用于选择性地透过特定波长的红外辐射，以过滤掉其他波段的干扰信号。
光电二极管则将红外光信号转化为电信号，其输出电流与输入光信号强度成正比。
放大器用于放大光电二极管输出的微弱电信号，以增强信号的可检测性和可测量性。
红外线仪对转换后的信号进行处理和分析。
信号处理器通常由滤波器、放大器、模拟-数字转换器和数字信号处理器等组成。
滤波器用于进一步滤除噪声和干扰信号，以提高信号的信噪比。
放大器用于放大信号的幅度，以使其可以被准确测量和分析。
模拟-数字转换器将模拟信号转化为数字信号，以便于数字信号处理器对信号进行数字化处理和分析。
数字信号处理器可以实现对信号的滤波、增强、解调、解码和显示等功能，以提取出物体的温度和其他相关信息。
红外线仪利用物体的热辐射特性，通过检测和测量物体辐射出的红外辐射，实现对物体的检测和测量。
红外学习的原理及应用
红外学习的原理及应用1. 红外学习的原理红外学习是指利用红外线进行数据传输和通信的技术。
红外线是一种电磁辐射，在光谱中位于可见光之外的一段波长范围内。
红外学习的原理基于红外线的特性，利用红外线的辐射和接收，实现数据的传输和通信。
1.1 红外线的物理特性红外线属于电磁辐射的一种，具有以下物理特性： - 波长：红外线的波长范围通常介于0.75微米到1000微米之间。
- 反射与透射：红外线在物体表面的反射和透射特性不同于可见光，可以穿透一些透明的物质，如玻璃。
- 吸收：红外线在物质中的吸收特性与材料的组成和结构有关，可以用于检测物体的组成和性质。
1.2 红外学习的原理红外学习的原理包括发送和接收两个过程： - 发送：红外线学习的发送端通常是一个红外线发射二极管，它会发出一组红外线脉冲信号。
这些信号可以通过编码的方式来传输信息，例如使用脉冲宽度调制（PWM）或脉冲位置调制（PPM）等技术。
- 接收：红外线学习的接收端通常是一个红外线接收模块，它可以接收并解码发送端发出的红外线信号。
接收端会将解码后的信号转换为数据，并传输给外部设备进行处理。
2. 红外学习的应用红外学习技术有着广泛的应用，以下是几个常见领域的例子：2.1 家电控制红外学习技术可用于家电控制，如电视、空调、音响等。
通过将各种遥控器的红外信号学习到一个通用的遥控器中，用户只需使用这一个遥控器就可控制多个家电设备。
2.2 智能家居红外学习技术在智能家居中也有重要应用。
智能家居系统可以通过学习家电设备的红外信号，实现远程控制和自动化控制。
用户可以通过智能手机或智能音箱等设备，远程控制家中的各种设备。
2.3 自动化系统红外学习技术在自动化系统中起到关键作用。
例如，工业自动化领域常用的红外传感器可以检测物体的存在与否，并触发相应的控制操作。
此外，红外学习技术还可以用于安防系统，如红外感应器可以检测到人体的活动，触发报警系统。
2.4 医疗设备红外学习技术在医疗设备中也有广泛应用。
红外光谱学的基本原理与应用
红外光谱学的基本原理与应用红外光谱学是一种化学分析方法，其基本原理是物质分子在红外光谱范围内吸收、散射、反射和透过的信息。
这些信息可以被检测和记录下来，从而可以得到物质分子的结构和组成信息。
红外光谱学被广泛应用于化学、生物、环境、材料等领域。
本文将介绍红外光谱学的基本原理和应用。
一、红外光谱学的基本原理红外光谱学的原理是利用物质分子在红外光谱范围内的吸收、散射、反射和透过的现象来分析物质。
红外光谱范围是指波长在0.8～1000微米之间的电磁波。
红外光谱分为近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱三个波段。
其中，近红外光谱波段是0.8～2.5微米，中红外光谱波段是2.5～25微米，远红外光谱波段是25～1000微米。
物质分子的振动和转动是红外光谱的基本原理。
物质分子在吸收红外辐射时，分子中的键合振动状态发生改变，从而导致吸收光谱线。
物质分子的振动类型可以分为拉伸振动和弯曲振动。
拉伸振动是键中原子相对于彼此沿着该键的方向来回振动，例如C-H键、C=C键、C=O键等。
弯曲振动是键中原子相对于彼此围绕键轴线进行振动，例如H-C-H键。
不同物质吸收红外光的光谱特征不同，这种不同可以用光谱特征来鉴别物质。
因此，红外光谱可以用于分析物质成分和结构。
此外，它还可以与其他技术如光谱仪、色谱法等联合使用，以达到更好的效果。
二、红外光谱学的应用红外光谱学是一种快速、可靠且无损的化学分析方法。
它可以用于确定物质的组成，从而确定物质的结构和性质。
红外光谱学应用广泛，它可以用于研究生物、农业、环境、药物、食品、化工、材料工程等领域。
1.生物领域在生物领域，红外光谱学被广泛应用于分析生物分子的结构和功能。
例如，红外光谱可以用于检测蛋白质、DNA、RNA、酶活性等的结构性质。
此外，红外光谱还可以用于检测生物分子的含量和质量变化，从而分析其在生物体内代谢过程中的机理。
2.环境领域在环境领域，红外光谱学可以用于分析土壤、水、空气等环境中的物质成分和污染源。
红外光谱的原理及应用
红外光谱的原理及应用红外光谱的原理及应用(一)红外吸收光谱的定义及产生分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱（二）基本原理1产生红外吸收的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。
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。
(2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。
2分子的振动类型伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动3几个术语基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；倍频峰：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；组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。
特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。
相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰4影响基团吸收频率的因素（1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应（2分子结构对基团吸收谱带的影响：诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。
共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。
红外光谱的应用和基本原理
红外光谱的应用和基本原理一、引言红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种分析化学技术，广泛应用于物质结构和功能研究、药物分析、环境监测、食品安全、材料科学等领域。
本文将介绍红外光谱的基本原理以及其在不同领域的应用。
二、基本原理红外光谱是利用物质吸收、发射和散射红外光的规律研究样品的结构、组成和性质的方法。
其中主要原理包括： 1. 分子振动：物质中的分子由原子组成，分子内部存在着各种振动模式，如对称伸缩、非对称伸缩、弯曲和扭转等。
这些振动会导致特定波数的红外光被吸收。
2. 振动频率：各种分子振动模式对应的频率和红外光谱上的波数成正比关系，常用单位为cm^-1。
不同分子的特征峰位于红外光谱的不同位置，可以用于分析物质的结构和组成。
3. 能量转换：当红外光作用在物质上时，分子振动会吸收光的能量，并发生能量转换。
被吸收的特定波长的光将被特定物质所吸收，从而产生光谱图。
三、仪器和操作为获取物质的红外光谱，需要使用红外光谱仪，常见的有傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和分散式红外光谱仪（Dispersive IR）。
操作步骤如下： 1. 准备样品：将待测样品置于透明的红外光谱样品盆中，盖紧并确保样品表面均匀平整。
2. 启动红外光谱仪：打开红外光谱仪，调节仪器使其稳定并进入工作状态。
3. 标定仪器：使用一些已知物质进行仪器的标定，以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 测量样品：将样品盆放置在红外光谱仪的样品室，启动测量程序并记录光谱数据。
5. 数据分析：对测量到的谱图进行分析和解读，确定样品的结构和组成。
四、应用领域红外光谱在许多领域有着广泛的应用。
以下为红外光谱在一些常见领域中的应用示例：1. 化学和材料科学•分析未知物质：通过与已知谱图进行对比，可以确定未知物质的结构和成分。
•聚合物研究：可分析聚合物的结构、分子量和聚合度等参数。
•功能材料研究：可通过红外光谱研究材料的特定功能性质，如光学性能、表面活性等。
红外光谱知识点总结
红外光谱知识点总结一、红外光谱的基本原理1. 红外辐射红外光波长范围为0.78～1000微米，是可见光和微波之间的一部分光谱。
物质在光谱范围内会吸收、散射和发射红外光。
这些过程可以用来获取物质的结构信息。
2. 分子振动分子在吸收红外辐射时，分子内部的振动模式会发生变化，这些振动模式会导致物质对不同波长的红外光有不同的吸收峰。
根据分子结构、键的类型和位置不同，红外吸收峰会出现在不同的波数位置。
3. 红外吸收谱红外吸收谱是将物质对不同波数的红外光的吸收强度绘制成图谱。
在红外吸收谱中，不同的振动模式会对应不同的吸收峰，通过谱图的解析可以得到物质的结构信息。
4. 红外光谱仪红外光谱仪是用于测定物质的红外吸收光谱的仪器，它主要包括光源、分光器、样品室、检测器和数据处理系统等部分。
常见的红外光谱仪有光散射型、光路差型和干涉型等。
二、红外光谱的仪器分析技术1. 光散射型红外光谱仪光散射型红外光谱仪是通过散射光进行分析的，它适用于固态样品和粉末样品的分析。
该仪器操作简单，对样品的要求不高，但是分辨率较低。
2. 光路差型红外光谱仪光路差型红外光谱仪利用干涉光进行分析，可以获得高分辨率的红外光谱。
它适用于高精度的定量分析和结构鉴定，但是对样品的平整度和光路的稳定性要求较高。
3. 干涉型红外光谱仪干涉型红外光谱仪采用光源产生的连续光通过光栅或凸透镜分散成各个不同波数的光线，对于样品吸收光线的强度进行检测，然后通过计算机进行数据处理。
其优点是分辨率高、峰型窄、精确度高，适用于各种样品的定性、定量和成分分析。
4. 远红外光谱和近红外光谱远红外光谱仪可以用于检测液体样品和气态样品，其波数范围在4000～400 cm-1之间。
而近红外光谱则适用于固态和半固态样品的分析，波数范围在12500～4000 cm-1之间。
三、红外光谱的谱图解析1. 物质的结构信息根据红外光谱谱图的解析可以获得物质的结构信息，如键的种类、键的位置、分子的构型等。
红外线热效应原理
红外线热效应原理
1.电磁波的能量传递：
-红外线是电磁波谱中的一部分，波长介于可见光的红色光波长之外，大致在0.75至1000微米范围内。
红外线与其他类型的电磁波一样，能够在空间中传播并携带能量。
2.分子振动与转动激发：
-当红外线照射到物体时，其中的电磁能量会被物体吸收。
特别是当红外线的频率与物质内部粒子的自然振动或转动频率相匹配时，会发生共振吸收。
在这种情况下，红外线的特定波段可以有效地激发这些粒子的振动或转动，使它们获得额外的动能。
3.分子间碰撞与热传导：
-被激发的分子在振动过程中会与其他相邻分子发生频繁碰撞，这种碰撞传递能量的过程导致分子的平均动能增加，也就是提高了物体的内能，表现为物体温度上升。
4.极性分子与电磁场相互作用：
-物质内部的极性分子在交变的电磁场作用下，其正负电荷两端会随电磁场的方向交替变化，这种反复的极化和去极化过程相当于增加了分子的运动活跃程度，进一步促进热量的产生。
5.热效应的应用：
-利用红外线热效应的设备，如红外线烤箱、烘干设备、医疗红外线理疗仪等，正是利用红外线的上述特性，使其能量直接被目标物质吸收并转化为热能，达到加热、干燥或治疗目的。
而且，不同波长的红外线（如近红外、中红外、远红外）对应的热效应有所不同，远红外线由于其波长更接近许多物质的固有振动频率，因此在加热应用中常常具有较高的效率。
红外加热的基本原理
红外加热的基本原理
红外加热的基本原理是利用物体吸收红外辐射的能量而升温。
红外辐射是一种电磁波，其波长介于可见光和微波之间，具有较强的穿透力和较高的热效应。
当红外辐射照射到物体表面时，物体会吸收辐射能量，并转化为热能。
物体在吸收红外辐射时，其分子、原子或晶体结构会发生震动和旋转，从而使物体内部的分子和原子运动增加，产生热效应。
这种热效应导致物体温度升高，达到加热的目的。
红外加热具有快速、高效、节能等优点。
由于红外辐射可以直接传导热能，不需要通过介质传热，因此红外加热能够较快地将热能传递给物体表面。
同时，红外辐射与物体之间几乎没有传热损失，使得加热效率非常高。
此外，红外加热节能，因为它仅产生有用的热能，几乎没有浪费。
红外加热广泛应用于各个领域，如工业生产中的加热烘干、熔体成型、焊接等过程，以及家用电器中的电炉、烤箱等设备，都会利用红外辐射来加热物体。
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热辐射 +-
(2) 热释电检测器 硫酸三酐酞 (NH2CH2COOH)3H2SO4 TGS
正面镀铬 半透明
中间TGS 单晶
反面镀金
电极
前 置 放 大 器
TGS 某些物质的单晶存在一个轴向，沿着这个轴向存在有永久电偶极矩， 如果沿垂直与轴向的方向切开，其表面将存在电荷分布，但这种效应通常 较少观察到。 当它接受红外辐射后温度升高，TGS表面的电荷减少，相当于释放了 电荷，此时形成一个明显的外电场变化。通过外电场大小的检测，就可以 反映出偶极矩的温度效应，这种效应称为：热释电效应。 这种效应与入射光的性质与强度有关，因此可以用来检测红外辐射。 特点：响应速度快、噪音小；可以用于快速干涉扫描。 常用的单晶与混晶：TGS(硫酸三酐酞)、DTGS(氘代硫酸三酐酞 )
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, 1~1000μ m。
> 5000C：半导体;
工作温度：1300~17000C;
> 7000C：导体;
使用寿命：2000h.
需要预热> 7000C.
2. 吸收池 红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片；不同的样品状
态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶体混 合压片制成。
材料 NaCl KBr CaF2 CsBr TlBr + TlI
1．组成结构框图及工作原理
FT-IR
光源
迈克尔逊干涉仪
吸收池
分 束
干涉图
器
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
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
金属有机化合物、氢键、 吸附现象研究
该光区能量弱,较少用于分析
3. 产生红外吸收的条件
分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：
条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。
根据量子力学原理，分子振动能量E振 是量子化的，
即
E振=（V+1/2）h
为分子振动频率，V为振动量子数，其值取 0，1，2，…
cm-1
μm
氯化钠 NaCl 5000~625 2~16
溴化钾 KBr 5000~400 2~25
碘化铯 CsI 5000~165 2~61
KRS-5 TlBr+TlI 5000~250 2~40
氯化银 AgCl 5000~435 2~23
氟化钙 CaF2 5000~1110 2~9 氟化钡 BaF2 5000~830 2~12
AX 3型分子
s CH 3
~ 1375cm1
2）不对称的变形振动δas：三个AX键与轴线的夹角不 同时变大或减小
AX 3型分子
as CH 3
~ 1450cm1
红外光谱仪
红外光谱仪
目前有两类红外光谱仪:色散型和干涉型
1．组成结构框图
硅碳棒
光源
吸收池
参比
样品
单色器
切光器（斩波器）
检
测
器
数据处理和 仪器控制
前后框架
窗片
样 品 进、 出 口
前后框架
窗片
汞剂化铅间隔片
可拆池
气泵
窗片
气体池
3. 单色器 由色散元件、准直镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来增加
波数范围，狭缝宽度应可调。 狭缝越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出减少，
这在红外光谱分析中尤为突出。为减少长波部分能量损失，改 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。
稀土及过渡金属离子 配位化学的研究对象
适用于水、醇、高分 子化合物、含氢原子 团化合物的定量分析
红外吸收光谱法：
分子的振动、转动 基频吸收光谱区
应用最为广泛的 红外光谱区
远红外光谱区：
气体分子的转动能级跃迁
液体与固体中重原子的伸 缩振动
晶体的晶格振动
某些变角振动、骨架振动 -异构体的研究
水中溶解度 (g/100ml)
35.7(0 0C) 53.5 (0 0C) 44.0 (0 0C) 0.02 (20 0C)
不溶 0.0016 (20 0C)
0.17(20 0C)
折射率
1.54 1.56 1.79 2.37 2.0 1.43 1.46
(2) 近红外光谱区的透光材料：石英、玻璃
(3) 远红外光谱区的透光材料：KRS-5、聚乙烯膜或颗粒 (4) 样品池的类型：固定池、可拆池、可变厚度池、微量池、气体池
分子中不同振动能级差为
E振= Vh 等子也，从就即基是态a说=（，VV吸=0时收），光跃才子迁可的到能能第发量一生（激振h发转a态）跃（要迁V与=。1该）例能，如量此当差时分相 V=1，即a=
条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用
辐射与物质间有相互偶合作用，产生偶极炬的变化 没有偶极矩变化的振动跃迁，无红外活性： 如：单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、H2 等。 没有红外活性 。 如：对称性分子的非对称性振动，有偶极矩变化的振动跃迁， 有红外活性。
第一代 第二代 第三代
第四代
色散型—棱镜（NaCl晶体）
色散型—衍射光栅
色散型—衍射光栅+计算机 非色散型—干涉型+傅立叶变换 激光红外光谱仪
1947年 1960~70年 70年代以后
平面衍射光栅 线色散率 聚光本领 分辨率
4．检测器 红外吸收光谱仪的检测器主要有： 高真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器、光导电检测器等。
J
0
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
3
2 1
J
0
分子转动吸收光谱
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生的吸收光谱。 红外光谱也称分子的振、转动光谱。
作用：有机化合物的结构解析的重要工具，根据有机化合物红 外特征吸收频率，确定化合物结构中基团；也可依据特 征峰的强度变化进行定量分析。
2. 红外光谱的区的划分（0.75~1000m）
AX 2型分子
s CH 2
~
2850cm1
AX 3型分子
s CH 3
~ 2870cm1
AX 2型分子
as CH 2
~
2925cm1
AX 3型分子
as CH 3
~
2960cm1
（二）弯曲振动（变形振动，变角振动）：
1．面内弯曲振动β： 1）剪式振动δ：
2）面内摇摆ρ：
CH2 ~ 1465 20cm1
二、试样的前处理与提纯
试样中的微量杂质(<0.1~1%)可以不需要进行处理，超过 0.1~1%，就需分离出去微量杂质。
分离体提纯的方法：重结晶、精馏、萃取、柱层析、薄层层 析、气液制备色谱等。
对于一些难提纯的混合组分，也要尽可能地减少组分数。
三、气体样品
气体、蒸气压高的液体、固体或液体分解所产生的气体，都
三、非色散型红外吸收光谱仪
用滤光片代替单色器，用于快速、单组分的测定。
试样的制备
试样的制备
一、对试样的要求 1）试样应为“纯物质”（>98%）， 通
常在分析前， 样品需要纯化； 对于GC-FTIR则无此要求。 2）试样不含有水（水可产生红外吸 收且可侵蚀盐窗）； 3）试样浓度或厚度应适当，以使T在 合适范围。
如：非对称分子：有偶极矩，红外活性。 没有偶极矩变化、但是有极化度变化的振动跃迁，有拉曼活性。
振动形式
振动形式（多原子分子）
振动类型
伸缩振动 变形振动
对称性伸缩振动 V S 反对称性伸缩振动 V aS
面内变形振动
剪式振动δ S 平面摇摆ρ
面外变形振动
非平面摇摆ω 扭曲振动τ
（一）伸缩振动
对称伸缩振动和反称伸缩振动
LATGS(L-丙氨酸TGS)、 DLATGS(氘代L-丙氨酸TGS)
几种红外检测器
红外检测器 热电偶
测热辐射计
热释电检测 器（TGS） 碲镉汞检测 器（MCT）
原理 温差热电 效应
电桥平衡
半导体热 电效应
光电导； 光伏效应
构成 涂黑金箔（接受面）连接金属（热接 点）与导线（冷接端）形成温差。
涂黑金箔（接受面）作为惠斯顿电桥 的一臂，当接受面温度改变，电阻改 变，电桥输出信号。 硫酸三甘酞（TGS）单晶片受热，温 度上升，其表面电荷减少，即 TGS 释放了部分电荷，该电荷经放大并记 录。 混合物 Hg1-xCdxTe 对光的响应
φ3×30mm、3.6~4.6Ω 发光体 不要预热
(2) 能斯特灯(Nernst Lamp)
能斯特灯是由稀土金属氧化物烧
Φ1~2×25mm
结的空心棒或实心棒。
+
-
主要成分：氧化锆(75%)、氧化钇、氧
化钍等，并含有少量的氧 电阻的温度系数为负值：
化钙、氧化钠、氧化镁等. 室温下：非导体;
供电电流：0.5~1.2A;
AX 2型分子
CH 2 ~ 720cm 1