分子振动光谱中费米共振效应的理论研究
磁力学理论与应用研究
磁力学理论与应用研究磁力学是研究磁场、电荷和电流相互作用的物理学分支。
它是电磁学的一个重要分支，以其在电子技术中的应用而著名。
磁力学的研究范围涉及电磁波、物质的磁性质以及磁力的作用。
磁力学理论的研究磁力学理论的研究始于19世纪，当时物理学家们开始研究物体之间的磁力作用。
这些研究导致了磁力学理论的发展，其中最著名的是麦克斯韦方程组。
这一方程组描述了电荷、电场、磁场和时间之间的关系。
随着实验技术的发展，磁力学理论得以更加深入地探究物质的磁性质。
例如，物理学家们研究了一种称为“费米面”的现象，它是指在半导体和金属中的电子饱和态。
这项研究对电子设备、太阳能电池和其他技术的开发产生了影响。
磁力学的应用研究磁力学的应用研究主要集中在电子技术和材料科学方面。
具体来说，磁力学应用于以下领域：1. 磁存储器技术磁存储器技术是现代电子设备的重要组成部分。
其中最著名的是硬盘驱动器，它使用磁性粒子来存储数据。
磁力学研究的进展使得磁存储器能够存储更多的数据，而且更加可靠。
2. 磁共振成像技术磁共振成像技术（MRI）是一种常用的医学诊断技术。
MRI使用磁场和无害放射线来产生人体内部的图像。
MRI依赖于磁共振效应，它将人体内部的水分子和其他物质转化为磁场信号，然后使用计算机生成图像。
随着磁共振成像技术的不断发展，它可以用于大脑、心脏、肝脏等重要器官的诊断。
3. 磁流体技术磁流体技术是利用磁场对液体进行控制和操纵的技术。
磁流体是一种具有磁性的液体，可以通过加入磁性粒子来实现。
利用磁流体技术可以制造电磁阀、液压缸、电子散热器等各种器件。
4. 磁性材料的研究磁性材料对于电子设备的设计和制造至关重要。
这类材料具有磁性，可以用于电机、电磁铁、电子元器件等应用领域。
磁性材料的研究使得这些器件具有更好的性能和效率。
总结磁力学理论和应用研究在现代科技发展中扮演了重要角色。
随着磁力学领域的不断突破和发展，我们可以预见，未来磁力学的应用将会越来越广泛，为人类带来更多的科技创新和便利。
费米共振
为了求解方程(6) , 将 组合, 则有
展开为零级态函数的线性
研究费米共振的实验方法（变换溶剂法） 多元溶液的压强效应
本文测量了CCl4在C6H6及纯溶液中在不同压强下的拉 曼光谱，并利用Bertran 方程计算出CCl4 的ν 1 + ν 4 ～ ν 3费米共振耦合系数W，W与压强p 的关系如图1 所示. 由图1 可见，耦合系数W 在混合溶液与纯溶液中差 别较大. 这是因为几种溶剂相互混合后，溶液体密 度增加，分子间距离减小，分子间相互作用力增加， 产生压强效应，即每种分子均增加了初压强.
小结
综上，本文利用溶剂效应的两种方法即变换溶剂方 法和变换溶液浓度方法研究了费米共振规律，并利 用高压下费米共振揭示了溶剂效应的本质.
变换压强法
频以及环伸缩振动基频ν
8
之间的耦合而产生的.
随压强的变大，苯分子的拉曼光谱发生了很大 变化包括频移、线宽、相对强度的变化，谱线 的分辨率也有提高。随着压强的不断增大，苯 的相态也在发生变化，逐步由液态变为固态。 而本实验中,我们的压强加到13 GPa ,涵盖了 液态到固态Ⅲ′的典型相区. 前人的研究成果 为高压下苯的相变提供了较好的依据,但是缺 乏单个苯分子键长、键角及分子对称性等方面 随压强的变化信息,而分子内费米共振是一种 强的振动耦合现象,其耦合程度、选择定则等 变化都为高压下具有费米共振分子内部结构、 对称性的研究提供一定的理论和实验依据.
则此时振动哈密顿量可写为
其中
为三阶非谐性系数，阶数越高非谐性系数越小
H1是费米共振作用项, 可以看成是微扰项, 采用微扰 理论处理, 我们在具体计算中采用三阶非谐性近似. 考虑费米共振作用后的态函数是相互作用振动态的零 级态函数的线性叠加, 并与零级态函数保持相同的对 称性, 但使相互作用的能级能量发生了改变, 对于H^0 有 则在考虑费米共振相互作用后有
第四章 振动光谱
第四章振动光谱一、教学目的理解掌握震动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。
二、重点、难点重点：震动光谱分析的基本理论，红外光谱图的分析处理。
难点：震动光谱分析的基本理论。
三、教学手段多媒体教学四、学时分配4学时引言：●1900～1910年间，科布伦茨（W．W．C。
blentz）首先用红外光测量了一些有机物液体的吸收光谱而建立起一种新的分析方法——红外光谱法。
他发现分子中的一定原子群可以吸收特定的频率，这些特定的频率犹如人类的指纹，可以用来辨认分子中特定原子群的存在。
●它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析（包括定性和定量）。
红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。
●不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定本知物，并按其吸收的强度来测定它们的含量。
因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。
●红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始较晚。
红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如X射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。
所谓振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。
如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长授长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。
如果用的光源是红外光波，即0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。
如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
本章主要介绍红外光谱的原理及其在无机非金属材料中的应用，对拉曼光谱只作简单的介绍。
红外光谱法就逐渐形成了一个极其有效而广泛的分析方法。
它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分（包括定性和定量）。
红外光谱法作分子结构研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。
feshbach
Feshbach共振现象及其应用摘要：Feshbach共振现象是当前玻色——爱因斯坦凝聚领域中的一个研究热点，在很多实验中都观测到了Feshbach共振现象。
本文简单详细介绍Feshbach 共振现象以及目前它在原子气体系统里的最重要的两个应用，研究费米子气体里的超流态和有强相互作用的玻色子气体。
关键词：Feshbach共振玻色气体费米气体一、引言Feshbach共振是利用磁场调整原子之间的相互作用，使一对散射态的原子可以形成一个弱的束缚态，是美国核物理学家Feshbach·H在热中子重核散射研究中发现的。
[1]20世纪90年代初，Tiesinga等预言在碱金属原子气体中存在有Feshbach共振，提出在这些系统中原子的碰撞散射长度可以通过变化的外磁场来调节。
1999年，MIT的Ketterle实验组首先在钠系统中观测到了Feshbach共振。
随后，在其他的碱金属气体里也先后观测到了Feshbach共振，玻色子系统有23Na、85Rb、87Rb、7Li、133Cs等，费米子系统有40K、6Li等。
Feshbach共振现在已应用到玻色-爱因斯坦凝聚领域里的多个方面，是处理多体物理和强相互作用物理的非常有效的工具。
二、Feshbach技术简介在多粒子散射系统中，两个基态原子的相互作用势如图1所示，在r很小时，原子之间有很强的排斥作用；在r 时，原子之间有很弱的吸引作用。
图1 Feshbach共振发生过程示意图若原子之间的相互作用势足够深，那么就可能存在束缚态。
两个不同自旋态的原子发生散射后，内部态可能会改变，也可能不改变。
如果散射后两原子的内部态改变，并且总能量小于束缚态的能量，那么这两个原子就会被束缚住，形成类似分子的量子态。
如果散射后内部态不改变，那么就不会被束缚住。
经由Feshbach共振产生的分子，处于高激发振动能态，并具有相当小的束缚能。
这些内在的能量可在“原子一—分子”或“分子一—分子”的碰撞过程中，经由振动内能耗散的方式释放出来，这些过程立即导致在光阱中的分子数目的快速减少。
分子振动光谱
1振动光谱的基本原理●定义及分类所谓振动光谱是指物质分子或原子基团的振动所产生的光谱。
●如果将透过物质的电磁辐射用单色器加以色散，使波长按长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。
如果用的光源是红外光谱范围，即0.78-1000µm，就是红外吸收光谱。
如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
2电磁波与物质相互作用E=hν =hc/λ电磁波的产生与两个能态上粒子的跃迁有关。
在不同能量电磁波作用下, 物质的不同状态将出现共振吸收( Resonance), 形成共振谱。
3分子振动模型●1、双原子分子振动模型双原子分子是很简单的分子，其振动形式是很简单的，如HCl分子，它只有一种振动形式，即伸缩振动。
双原子分子的振动可以近似地看作为简谐振动，由经典力学的HOOK 定律可以推导出该体系的振动频率公式：●2、多原子分子振动模型（1）简正振动多原子分子的振动是复杂的，但可以把它们的振动分解成许多简单的基本振动单元，这些基本振动称为简正振动。
简正振动具有以下特点：1）振动的运动状态可以用空间自由度（坐标）来表示，体系中的每一质点具有XYZ三个自由度；2）振动过程中，分子质心保持不变，分子整体不转动；3）每个原子都在其平衡位置上作简谐振动，各原子的振动频率及位相相同，即各原子在同一时间通过其平衡位置，又在同一时间达到最大的振动位移；4）分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。
●（3）简正振动的数目简正振动的数目称为振动自由度。
每个振动自由度对应于IR谱图上的一个基频吸收带。
分子的总自由度取决于构成分子的原子在空间中的位置。
每个原子空间位置可以用直角坐标系中x、y、z三个坐标表示，即有三个自由度。
显然，由n个原子组成的分子，具有3n个总自由度，即有3n种运动状态，而3n种运动状态包括了分子的振动、平动和转动。
即:3n = 振动自由度 + 平动自由度 + 转动自由度振动自由度 = 3n - 平动自由度 - 转动自由度对于非线性分子，振动自由度 = 3n - 6对于线性分子，振动自由度 = 3n - 54物质因受红外光的作用，引起分子或原子基团的振动（热振动），从而产生对红外光的吸收。
仪器分析原理5分子振动-转动光谱
取代基相同，其三重键的对称伸缩振动没有偶极矩的 变化，不发生红外吸收。
§5.1.2 红外光谱和分子结构的关系
1. 官能团区和指纹区
△有机结构分析：分子中的不同基团在红外光谱中有不同 的吸收频率，而且基团所处的环境不同，红外吸收不同。
以拉曼位移(波数)为横坐标，强度为纵坐标，略去反斯托克 斯谱线，以激发光的波数为原点νo，便可得到类似红外光 谱的拉曼光谱图。
(4) 费米(Fermi)共振 当振动的倍频或合频与其另一基频频率相近，并且具
有相同的对称性时，由于相互作用也产生共振耦合使谱带 分裂，并使原来的倍频或合频的强度增加。
醛基在2200 cm-1和2270 cm-1出现两个强度相近的谱带是 费米共振的典型例子。
3. 主要基团的特征吸收谱带 红外光谱用于化合物的结构分析，需要对红外光谱图
0
拉曼散射：分子在受激虚态可能有两种方式回到低能级。 斯托克斯线：从受激虚态→激发态能级，放出能量为 h(ν0−∆ν)的光子，此时散射光的频率比入射光的频率相应 地减小Δν，这种散射谱线称为斯托克斯线(低频)。 反斯托克斯线：从受激虚态→基态并发射出能量为h(ν0+∆ν) 的光子，此时散射光的频率比入射光的频率相应地增加Δν， 这种散射谱线为反斯托克斯线(高频)。
在常温下，绝大多数分子处在基态，而不是处在激发态。 因此斯托克斯线比反斯托克斯线要强得多。
拉曼位移： 斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光的频率之差Δν称
为拉曼位移。
Stokes Raman a分子的拉曼线的频率也会改 变。但是拉曼位移Δν始终保持不变，拉曼位移与入射光的 频率无关，它与物质分子的振动和转动能级有关。不同的 物质具有不同的分子结构，具有不同的振动和转动能级， 因而有不同的拉曼位移。
费米子体系动力学性质的理论研究
费米子体系动力学性质的理论研究一、引言费米子体系是物理学中一类特殊的粒子体系，其具有独特的自旋和反对称性质，以及强烈的相互作用。
由于费米子体系广泛应用于量子物理学和凝聚态物理学领域，因此对其动力学性质的理论研究极为重要。
本文将对费米子体系动力学性质的理论研究进行探讨。
二、费米子体系费米子体系包括一些重要的粒子类型，例如：电子、质子、中子等。
这类粒子具有自旋1/2的特殊性质，满足保角动量守恒定律。
此外，费米子体系的量子态遵循泡利不相容原理，即任何给定状态下只能有一个费米子存在。
这种自旋和反对称性质确定了费米子体系高度的相互作用性质。
三、费米子动力学模型费米子动力学模型可以通过量子场论来描述，其基本思想是建立一个带有相互作用的场描述量子态的变化。
标准模型是一个基于自发对称性破缺的费米子场模型，其中Higgs场扯动了自然界中的粒子在几何形状上的对称性。
近几年，对费米子动力学模型有了更多变化和发展，科学家们通过对费米子体系的理论探讨和实验研究，得到了很多重要的发现。
四、费米子体系共振费米子体系共振是指费米子在保持独立粒子同种态的的同时，通过共同构成某种查询态来实现强耦合的集体行为。
费米子共振现象主要来自于相互作用的量子纠缠和粒子之间的相互结合。
其所引起的物理效应包括聚七效应、超导现象等。
五、费米子多体系统与Bose-Einstein凝聚费米子多体系统是指由多个不同自旋的费米子构成的非相干体系。
Bose-Einstein凝聚是一种以粒子如何组成凝聚态进行光谱研究的方法。
费米子多体系统与Bose-Einstein凝聚在物理学中有着广泛的应用。
例如，在穆斯堡尔谱仪中，费米子多体系统可用来研究自旋动力学的极限情况。
而Bose-Einstein凝聚则常用来研究低温物理学、量子信息学等领域。
六、结论通过对费米子体系动力学性质的理论研究，我们可以更深入地认识这类特殊的粒子体系，并探索其物理学上的应用。
本文讨论了费米子动力学模型、费米子体系共振、费米子多体系统与Bose-Einstein凝聚等方面的理论研究进展。
高压拉曼光谱方法研究费米共振
高压拉曼光谱方法研究费米共振费米共振是一种广泛存在于分子内和分子间的分子振动耦合和能量转移现象,费米共振的研究在物理学中的分子振动态、电子态相互耦合,分子结构与性能等研究中有重要理论意义。
随着光学仪器和量子力学的进步和发展,对费米共振的研究也不断深入。
近期的研究结果表明,费米共振蕴藏着丰富的理论和应用潜力,相关费米共振的新效应、新机制和新研究方法是当前国内外的研究热点。
传统的费米共振研究方法主要有同位素取代法和变换溶剂法,与传统的研究方法相比,通过高压来研究费米共振是一种全新的方法。
压力可以连续调制分子的晶体结构、官能团的键长和键角等。
压力诱导晶体结构的突变（相变）可以直接改变分子的晶体结构和分子点群对称（发生费米共振的一个重要参数）;压力调控官能团的键长和键角的变化可以连续的改变发生耦合的声子的频率（发生费米共振的另一个重要参数）,由此通过环境压强的改变研究费米共振效应是科学而有效的。
在压力作用下可以得到物质的一些新的现象和规律,为进一步深入研究费米共振机制开辟了一条新途径。
本文利用高压原位拉曼光谱方法研究了如下内容:1.基频费米共振:高压下TCNQ拉曼光谱研究四氰基醌二甲烷（TCNQ）分子具有含π电子的平面结构,是典型的电子受体化合物之一,我们研究了 TCNQ在高压条件下的拉曼光谱,压强范围是0-1OGPa,根据频移-压强曲线得出TCNQ在压强为2.3GPa左右发生一阶相变,当压强大于2.3GPa （相变后）,发现了两个基频振动模式（1186cm-1和1206cm-1）在压力的作用下发生了非谐振耦合现象,即基频间的费米共振。
对两个拉曼谱带进行谱线拟合和相对强度分析,得到了费米共振各个参数随压强的变化规律。
当外界压强大于7.6GPa时,TCNQ将发生化学聚合现象。
因此对TCNQ的费米共振研究限定于压强在2.3-7.6GPa范围内,通过分析发生基频费米共振的规律,得出两谱线的频率和强度与压强之间的关系为:（?）进一步计算费米共振耦合的各个参量（固有频差、耦合系数等）随压强的演变规律,得出了压力诱导固有频率差增加是发生费米共振退耦合主因的结论。
第一章 振动和转动光谱 PPT课件
E = n2h2/(8md2)
结论：能量量子化，不连续
1.12量子力学谐振子
经典谐振子
量子力学
E=1/2FX2max
Evib=（+1/2）h
能级连续 Xmax 任意值 能级分离 ： 0，1，2
Evib=（+1/2）h
振动量子数，0，1，2，3， h普朗克常数，
振动频率
注意： 1 振动量子数不能取任意数值 2 振动能量是不连续的，能量是分立的数值 3 吸收光子后，可以从一个较低的能级跃迁到另一个较高的
同样时刻运动的轨迹
1.5 力学分子模型
The ratio of the stretching to bending force constants of the spring should be adjusted so that the ratio is about 8 or 10 to 1 which is approximately the ratio found in real molecules.
1.6 坐标与分子的振动 笛卡尔坐标 Cartesian displacement coordinates 内坐标 internal coordinates, 键长,键角 简正坐标 normal coordinate
CO2 反对称伸缩 X1氧原子1的笛卡尔位 移坐标，平衡点，X1=0， X2碳原子，平衡点0 X3氧原子2，平衡点 X3=0
红外和拉曼光谱导论
长春应用化学研究所
王海水
参考书： 1 Introduction To Infrared And Raman Spectroscopy
Norman B. Colthup, Lawrence H. Daly Stephen E. Wiberley Third Edition, Academic Press, 1990, San Diego 2 近代傅里叶变换红外光谱技术及应用 吴瑾光 主编 科学技术文献出版社, 北京,1994
费米共振名词解释
费米共振名词解释一、引言费米共振是一个在物理学和化学中非常重要的概念，它涉及到原子、分子以及核能等领域。
这个概念是由意大利物理学家恩利克·费米在20世纪初提出的，并在随后的研究中得到了广泛的应用和发展。
本文将对费米共振的起源、定义、性质、重要性以及应用价值进行详细的解释和阐述。
二、费米共振的起源费米共振起源于20世纪初的原子物理学研究。
当时，科学家们开始探索原子的内部结构和性质，并发现原子能级之间的跃迁会产生特定的光谱线。
为了解释这些光谱线，费米提出了一种理论模型，即费米共振模型。
该模型假设原子核周围存在着两种类型的电子云，一种是低能级电子云，另一种是高能级电子云。
当外部光子与原子相互作用时，这两种电子云可以相互转换，并产生共振效应，这就是费米共振的起源。
三、费米共振的定义费米共振是指在两个或多个能级之间发生的共振现象。
当一个外部信号（如光子、微波等）与一个系统相互作用时，如果该信号的频率与系统的某个能级差相等，则系统会产生强烈的吸收或发射，这种现象被称为共振。
在费米共振中，这种共振发生在两个或多个能级之间，使得系统能够有效地吸收或发射能量。
四、费米共振的性质1.选择性：费米共振具有高度选择性，只有当外部信号的频率与特定的能级差相等时，才会发生共振。
这种选择性使得费米共振在许多领域中具有广泛的应用价值。
2.高效性：由于共振效应的存在，费米共振可以使得能量吸收或发射效率大大提高。
在某些情况下，能量吸收或发射的强度甚至可以达到接近100%。
3.广泛性：费米共振可以在许多不同的系统中观察到，包括原子、分子、核能等。
这使得它在许多领域中都有重要的应用价值。
4.可调谐性：在一些情况下，可以通过改变外部信号的参数（如频率、强度等）来调节费米共振的强度和位置。
这种可调谐性使得费米共振在许多领域中具有潜在的应用价值。
五、费米共振的重要性费米共振在许多领域中都具有重要的应用价值，包括原子物理学、化学、生物学以及医学等。
论振动体电动力学(Ⅲ)—共振隧道效应与引力量子化
论振动体电动力学(Ⅲ)—共振隧道效应与引力量子化王鼎聪【摘要】There is a resonance energy barrier in two particle resonances was proposed, the electromagnetic field of a particle radiaiion is absorbed by another particle or not. The frequency of radiation and particles which can absorb radiation must accord with the resonance conditions, it's the same frequency or integer multiples. Resonance power barrier is provided with the tunneling effect, the particles which can not penetrate it form the particle resonant state, the particles which can penetrate don 't have the resonant interaction. When the intersection of the resonance radiationφ1∩ φ2 →2 it's the strong interaction of the particles, when the intersection of the resonance radiation φ1 ∩φ2→0 the two particles produce the lowest resonance effect. The gravity is ihe interaction force between the weak resonance of the two particles When the intersection of two resonance radiation φ1 ∩φ2→0 there is no the resonant frequency in the two particles. A collection of fermion particles which is no resonance radiation is still produced the nature of the fermions, the two collection of fermion is emitted the radiation which is no resonance frequency, which is still met the energy conservation principle in space, must be accorded with the principle of resonance introvert, they produce a lowest resonance state-gravitation. The light in the weak resonance field of gravitation maintain linearity movement.%提出了两个粒子共振相互作用有一共振势垒,一个粒子辐射的电磁场是否被另一个粒子吸收,辐射的频率与能吸收辐射的粒子产生的辐射频率必须满足共振条件,即频率相同或频率之比是整数倍.共振势垒具有隧道效应,辐射不能穿透的,两个粒子形成共振稳定状态,辐射能穿透的两个粒子之间没有共振相互作用.当两个粒子共振辐射的交集φ 1∩φ2→1时,粒子间是的强相互作用,当共振辐射的交集φ1∩φ2→0时,表示两个粒子没有共振频率,两个粒子产生最低的共振相互作用—万有引力.没有共振辐射的费米子粒子的集合体,仍然产生费米子性质,两个费米子集合体辐射出没有共振频率的辐射,在空间仍满足能量守恒原理,必须满足共振内敛性原理,两个费米子集合体辐射产生一个最低的共振态宏观物体的万有引力.光线在万有引力的弱共振场中保持直线性运动.【期刊名称】《石油化工高等学校学报》【年(卷),期】2012(025)003【总页数】8页(P44-51)【关键词】万有引力;量子化;共振能垒;引力场;隧道效应【作者】王鼎聪【作者单位】中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE621;O441牛顿利用开普勒定律发明了宏观物体间相互作用力－万有引力。
红外谱图峰位分析方法
红外谱图分析（一）基团频率和特征吸收峰物质的红外光谱，是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰，与分子中各基团的振动形式相对应。
多原子分子的红外光谱与其结构的关系，一般是通过实验手段得到的。
这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律来。
实验表明，组成分子的各种基团，如O—H、N—H、C—H、C═C、C≡C、C═O等，都有自己特定的红外吸收区域，分子其它部分对其吸收位置影响较小。
通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。
根据化学键的性质，结合波数与力常数、折合质量之间的关系，可将红外4 000～400 cm-1划分为四个区：4 000~2 500 cm-1氢键区2 500~2 000 cm-1产生吸收基团有O—H、C—H、N—H；叁键区2 000~1 500 cm-1C≡C、C≡N、C═C═C双键区1 500~1 000 cm-1C═C、C═O等单键区按吸收的特征，又可划分为官能团区和指纹区。
一、官能团区和指纹区红外光谱的整个范围可分成4 000~1 300 cm-1与1 300~600 cm-1两个区域。
4 000~1 300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带。
由于基团的特征吸收峰一般位于高频范围，并且在该区域内，吸收峰比较稀疏，因此，它是基团鉴定工作最有价值的区域，称为官能团区。
在1 300~600 cm-1区域中，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的复杂光谱。
当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异。
这种情况就像每个人都有不同的指纹一样，因而称为指纹区。
指纹区对于区别结构类似的化合物很有帮助。
指纹区可分为两个波段（1）1 300~900 cm-1这一区域包括C—O，C—N，C—F，C—P，C—S，P—O，Si—O等键的伸缩振动和C═S，S═O，P═O等双键的伸缩振动吸收。
（2）900~600 cm-1这一区域的吸收峰是很有用的。
SERE原理,简史及应用
1、简史欲说SERS先说Raman谱，欲说Raman先说散射光散射的核心含义是散射中心，如微粒，吸收辐射并再次辐射电磁波的过程，据此定义，磷光和荧光都可视为散射。
传统的散射暗示了入射波的传播方向和散射光的方向有偏折，甚至完全反向，即背散射，实际上，受激散射的散射波的方向和入射波是一致的，受激性使然。
故散射的散只有历史意义了。
最早被系统研究的光散射当属Rayleigh散射，即散射中心尺度远远小于光波长的情况，其最重要的规律就是散射强度正比于频率四次方变化。
可见光谱中长波或曰红端频率低，其Rayleigh散射强度远比短波端弱，即著名的天空为何呈现蓝色的问题的答案。
之后Mie用电磁论系统的研究了光散射，解决了不同大小的各类规则散射体问题，至今仍然意义重大，常说的Mie散射其实不确切，Mie给出的是各类散射的解甚至包含了Rayleigh散射。
此外的Dyndall散射，临界乳光之类的光散射现象暂时省略。
在上述光散射中，散射波和入射波的频率相同，Stockes早前甚至提出所谓的Stokes定律：考虑能量守恒，散射波的波长不可能小于激发散射的光的波长。
考察诸如荧光，磷光等过程，此定律没错，但是Stokes定律的范围仅仅限于入射波和散射中心无动量，无能量交换的过程，即所谓的弹性散射。
后来Smekel 最早预言了频率变化的非弹性散射。
Brillioun观测到了以其名字命名的Brillioun散射，即低频声声子对光子的散射，频移较小。
Raman和Landsberg 分别在苯和石英中观测到了Raman散射，即高频光声子对光子的散射，Raman频移可能很大，Landsberg称此散射为合并散射combination scattering。
从原理上分析，红外和Raman是一对互补技术。
讨论分子受光子影响时的跃迁（吸收和发射）概率用到含时微扰论，其核心就是计算表示外光场的偶极子算符在初末态间的跃迁矩阵元，分子的偶极矩miu可分为固有偶极矩miu(Q)和（线性）可极化率polarizibilty张量alpha与光子电场E的点积，alpha(Q)E。
材料现代分析测试方法之分子振动光谱PPT(73张)
（一）红外吸收的条件
分子吸收红外辐射必须满足两个条件
1．偶极矩的变化
分子在振动过程中，原子间的距离（键长）或夹
角（键角）会发生变化，这可能引起分子偶极矩 的变化，产生一个稳定的交变电场，它的频率等 于振动的频率。
这个稳定的交变电场将和运动的具有相同频率的
电磁辐射电场相互作用，从而吸收辐射能量，产 生红外光谱的吸收。
红外光谱的谱带数目、谱带位置、谱带形状及谱
带强度随物质分子间键力的变化、基团内甚至基 团外环境的改变而改变。
如固体物质分子之间产生相互作用会使一个谱带
发生分裂，晶体内分子对称性降低会使简并的谱 带解并成多重谱带。
分子间氢键的形成会使谱带形状变宽，伸缩振动
频率向低波数位移，而弯曲振动频率向高波数位 移。
由于真实分子的振动不完全符合谐振子模型，
在很多情况下可能出现Δ n＞±1的跃迁。如果 分子振动能级跃迁两个以上能级，所产生的吸 收谱带叫倍频带，它出现在基频带的几倍处。
由于分子振动能级连续跃迁二级以上的几率很
小，因此，倍频带的强度仅有基频带强度的 1/10左右或更低。
如果吸收谱带是在两个以上的基频带波数之和
化的。式
E
n
1 2
h
中，n可取值0，1，2，3……。
在简谐振动模型中，其谐振子吸收或发射辐
射就必定依照Δ n=±1的规律增减，这称为选律
或选择定则。
由选律可知：
分子的振动从一个能级跃迁到相邻高一级能级，
只获得一个量子，由这类吸收产生的光谱频率 称为基频，基频的吸收带就称作基频带。
振动和转动能级，从而更可靠地鉴定分子结构。
一、 红外光谱的基本原理
分子振动与光谱：探索分子内部的运动
分子振动与光谱：探索分子内部的运动引言：分子振动是分子内部的运动形式之一，其重要性体现在物质的性质和反应中。
通过对分子的振动进行研究，物理学家们可以深入了解分子内部的结构和相互作用，从而揭示物质的本质。
而光谱学作为一种重要的实验手段，可以通过分析光的传播与分子相互作用的方式来研究分子振动，为实验提供了有力的工具。
一、分子振动理论与定律解读：1. 振动频率与质量定律：根据量子力学的理论，分子振动的能级的间距与质量成反比。
这个现象可以通过测量分子在特定振动模式下的振动频率来验证。
实验中，可以利用拉曼光谱或红外光谱分析样品，从而确定分子在振动过程中所发生的频率。
2. 力常数与力常数定律：分子的振动还受到原子之间的作用力的影响。
根据牛顿定律，分子的振动与分子内部的键弹性恢复力密切相关。
力常数指的是它们之间的关系。
通过测量分子的振动频率和力常数，可以获得分子键的强度和稳定性信息。
3. 分子伸缩振动与拉曼光谱：分子伸缩振动是分子中两个原子之间相互拉近和推远的振动。
拉曼光谱作为一种通过分析分子的旋转、振动和伸缩等运动方式来研究分子结构的光谱学技术，可以用来探究分子伸缩振动。
4. 分子扭转振动与红外光谱：分子扭转振动是分子中某些原子围绕特定轴线旋转的振动。
红外光谱则是通过分析吸收和发射红外光的方式来揭示分子结构的光谱学技术。
红外光谱可以用来研究分子扭转振动过程。
二、实验准备与过程：1. 实验设备准备：进行分子振动与光谱的实验，需要使用高分辨率的光谱仪，如拉曼光谱仪和红外光谱仪等，以及光源、样品容器等。
2. 样品准备：为了进行分子振动的实验，首先需要准备所需的被测物质样品。
样品应该具有一定的纯度和稳定性，以确保实验数据的可靠性和重复性。
3. 光谱测量：将样品放入光谱仪中，通过激光或红外光源照射样品，然后测量样品与光的相互作用过程中产生的光谱信号。
根据具体的实验需求，可以选择拉曼光谱法或红外光谱法进行实验。
4. 数据分析：通过对实验得到的光谱数据进行分析，可以推导出分子的振动频率、力常数等相关参数。
二氧化碳红外吸收谱中的费米共振
二氧化碳红外吸收谱中的费米共振
费米共振是指在红外吸收谱中，二氧化碳（CO2）分子的特定能级之间发生的共振现象。
在CO2分子中，由于分子对称性的限制，其振动模式可以分为对称伸缩模式和非对称伸缩模式。
费米共振通常出现在CO2分子的非对称伸缩模式。
在红外区域，CO2分子会吸收特定频率的辐射能量。
费米共振出现在CO2分子的红外吸收谱中的一个特定频率范围内，这个范围通常被称为费米带或费米窗口。
在费米带内，CO2分子对辐射能量的吸收强度较高，而在费米带之外则较低。
由于CO2分子的非对称伸缩模式对应着较高的振动频率，因此费米共振通常出现在CO2分子的高频区域。
这一共振现象对于大气科学和红外遥感等领域具有重要意义，因为CO2是地球大气中的重要温室气体之一，其红外吸收特性与全球气候变化密切相关。
费米共振在二氧化碳的红外吸收谱中的存在使得科学家们能够通过观测和分析这一共振现象，来研究和监测大气中CO2的浓度变化，从而更好地理解和预测全球气候变化的趋势。
c-h伸缩振动光谱的费米共振去除方法
c-h伸缩振动光谱的费米共振去除方法介绍如下：
c-h伸缩振动光谱是一种广泛应用的分析技术，几乎涉及到所有含有碳-氢键的化合物。
然而，c-h伸缩振动光谱的峰形常常受到费米共振的影响，导致其分析精度下降。
本文将介绍c-h伸缩振动光谱的费米共振去除方法。
费米共振是指分子中的分子运动与某种外界振动场产生耦合，从而导致振动光谱中的吸收强度出现特定的增强或减弱现象。
c-h伸缩振动光谱的费米共振现象是由于分子中的一个碳-氢键仅能与另外一个特定的碳-氢键发生共振，从而导致一些峰的强度异常变高或变低。
c-h伸缩振动光谱中的费米共振可以通过以下方法进行去除：
一、选择适合的解析方法
选取合适的解析方法能够削弱c-h伸缩振动光谱中的费米共振现象。
例如使用基于快速傅里叶变换的解析方法，在谱峰对称性和线宽上均能显著提高。
二、氢-碳键差法测量
差法测量能够快速地去除c-h伸缩振动光谱中的费米共振现象。
该方法基于的原理是通过分别测量样品光谱与参照物光谱的c-h伸缩振动光谱差值，从而去除费米共振现象。
三、梅-卡夫变换
梅-卡夫变换是计算机处理光谱分析的基本方法之一，可以有效地去除c-h伸缩振动光谱中的费米共振现象。
该方法的原理是通过将吸收光谱变换为周期函数的和，以避免费米共振的影响。
总之，c-h伸缩振动光谱分析在实际应用中常常受到费米共振的干扰。
针对这个问题，选择适合的解析方法、氢-碳键差法测量和梅-卡夫变换是有效的去除费米共振的方法，有助于提高光谱分析的准确性和重复性。
分子振动与分子光谱的拉曼效应
分子振动与分子光谱的拉曼效应在物理学与化学领域，分子振动和分子光谱是两个重要的概念。
分子振动是描述分子内部原子相对位置随时间的振动运动，而分子光谱则是通过测量物质对不同能量的光的响应来研究分子结构和组成的方法。
拉曼效应是一种用于研究分子振动和分子光谱的重要技术和现象。
拉曼效应是由印度物理学家拉曼于1928年发现的，他通过研究光在物质中散射而产生的频率偏移，揭示了物质分子振动的信息。
通过拉曼效应，我们可以观察到散射光中的频率改变。
当入射光与物质内的分子振动相互作用时，光子会改变其能量，即增加或减少能量。
这种频率变化可以被称为拉曼散射。
拉曼散射分为两种类型：斯托克斯(Raman Stokes)和反斯托克斯(Raman anti-Stokes)。
斯托克斯拉曼散射是指散射光的频率低于入射光的情况，而反斯托克斯拉曼散射则是指散射光的频率高于入射光的情况。
通过对拉曼散射光的分析，我们可以获得物质分子的结构信息。
因为分子振动模式可以提供关于分子结构和化学键的重要信息，所以拉曼光谱可以用于分子识别、质谱仪、药物研究和环境监测等领域。
作为一种非侵入性的技术，拉曼光谱在化学和物理学的研究中扮演着重要的角色。
传统的光谱技术需要样品的制备和处理，可能会改变样品的性质，而拉曼光谱则可以直接在实验室或现场测量样品，无需额外处理。
虽然拉曼光谱在理论和实际应用中表现出许多优点，但也存在一些限制。
首先是信噪比的问题。
拉曼信号非常微弱，往往被背景信号掩盖，使得测量结果不准确。
其次，还有束缚效应。
在高浓度样品中，由于多次散射的影响，拉曼光谱的测量会受到束缚效应的限制。
为了克服这些限制，研究人员在过去的几十年里一直在改进拉曼光谱技术。
例如，利用表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)技术可以提高信号强度，从而提高测量的准确性。
此外，还有一些光学技术和数学方法可以提高光谱的分辨率和解析度。
分子的共振结构
分子的共振结构分子的共振结构是有机化学头号难点之一。
共振结构是指在分子中，由于孪生结构的存在，使得分子的实际结构呈现一些奇妙的性质。
本文将从共振现象的引入、分子轨道理论两个方面讲述分子的共振结构及其影响。
引入化学常常以共振模型来描述分子的化学行为。
共振现象能够解释分子的结构、化学性质与反应活性。
共振结构是指该结构上某些原子键相互平衡位置，并不定向朝向分子中的任何单个原子。
在分子中，共振现象发生的原因是，原子之间的电子不是像点一样聚集在其静态位置上，而是在整个分子中移动着呈平衡状态。
因此，分子中的共振现象显著增强了原子之间的相互作用力，有时还引起化学性质的改变。
分子轨道理论共振结构中的电子并不完全局在于一个原子或一对簇之间，而是散布在整个分子内部。
这就要考虑到共振结构的分子轨道理论。
分子轨道理论的核心就是Hückel理论，它表明一个分子必须满足以下两个条件才能进行共振:（1）分子必须是一个环式分子，（2）分子结构必须是刚性的。
当分子呈现刚性环式结构时，Hückel理论就能把这一系列的分子分解成一定数量的共振结构，这就是共振现象的表现形式。
共振结构能够使分子在反应中表现出特殊的化学反应性质，其中最为突出的化学反应就是芳香性。
芳香性是一个非常特殊的反应，这依赖于分子中环上的烯丙基结构共振而成的芳香性。
芳香物质是有特别气味的有机化合物，它们有着美好的味道和吸引力，这已为人所公认。
共振结构也能影响某些分子的表现形式。
共振结构的铁电性能使得一种物质，在被电场激发的情况下，产生极化，即更容易受到电磁辐射的影响，这就是会出现的叫做铁电材料的材料。
铁电是一种外界电场激发导致分子物质发生极化的反应。
这种现象是由于在电场的作用下，原子的电荷分布发生改变，分子在外部电场的作用下呈现出极化性，它是在分子中的共振结构作用下形成的。
结语在分子中，共振现象是分子特殊性质和特殊反应的存在，这种现象也是有机化学头号难点之一。