电磁辐射和电磁波谱
紫外光谱
6 ． 增 色 效 应 （ hyperchromic effect ） 和 减 色 效 应 （hypochromic effect） 增色效应：由于化合物结构改变或其他原因使吸收强 度增强的效应，也称浓色效应。 减色效应：使吸收强度减小的效应，也称淡色效应。
四、吸收带类型和影响因素 （一）吸收带类型
第一章 紫外吸收光谱（UV） Ultraviolet Absorption Spectra
教学要求： 1、掌握紫外吸收光谱的基本原理，电子跃迁类型、 影响位移的因素及有关术语。 2、熟悉吸收光谱与分子结构的关系。 3、了解紫外光谱在有机化合物结构测定中的应用。
第一节 紫外吸收光谱的基础知识
一、紫外-可见吸收光谱的产生
★ 三、含共轭体系的分子
1、 共轭烯类化合物的紫外光谱
一般把共轭体系的π →π *吸收带称为K带。K带 对近紫外吸收是重要的，因其出现在近紫外范围，且 摩尔吸光系数也高一般ε max>10000。 共轭体系越长，其最大吸收越移往长波方向，甚 至到可见光部分。随着吸收移向长波方向，吸收强度 也增大。 π*2 π* π*1 π π2
化合物 H2O CH3OH CH3CL CH3I CH3NH2 max（nm） 167 184 173 258 215 max 1480 150 200 365 600
3. π→ π*跃迁： 不饱和基团（—C＝C—，—C ＝ O ） E较小，λ~ 200nm 体系共轭，E更小，λ更大，强吸收 4. n→ π*跃迁： 含杂原子不饱和基团（—C ≡N ，C＝ O ） E最小，λ 200~400nm（近紫外区）
图示
back
3．生色团（发色团）(chromophore)： 产生紫外或可见吸收的不饱和基团 有机化合物：具有不饱和键和未成对电子的基团 具n 电子和π电子的基团 产生n→ π*跃迁和π→ π*跃迁 跃迁E较低 例： C＝C；C＝O；C＝N；—N＝N— 等 注：当出现几个发色团共轭，则几个发色团所产生的 吸收带将消失，代之出现新的共轭吸收带，其波 长将比单个发色团的吸收波长长，强度也增强
电磁辐射与电磁波谱的应用从无线通信到辐射治疗
电磁辐射与电磁波谱的应用从无线通信到辐射治疗电磁辐射和电磁波谱是现代科技领域中重要的概念，它们在无线通信和辐射治疗等方面发挥着关键作用。
本文将从无线通信和辐射治疗两个方面介绍电磁辐射和电磁波谱的应用。
一、无线通信无线通信已经成为人们生活中不可或缺的一部分，而电磁辐射和电磁波谱正是无线通信中的核心技术。
通过电磁波，人们可以进行无线电话、互联网、广播电视等各种形式的通信。
电磁辐射从低频到高频共分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段，每个频段都有着特定的应用。
1. 无线电波：无线电波属于低频电磁辐射，主要用于电台广播、电视传输和无线通信等领域。
它们通过无线电信号的传输，实现了远距离的信息传递和通信。
2. 微波：微波具有较高的频率和能量，适用于雷达、无线局域网、卫星通信和微波炉等应用。
通过微波的传输，可以实现快速、稳定的无线数据传输和通信。
3. 红外线：红外线处于电磁波谱的较高频段，也是一种常见的无线通信手段。
红外线通信广泛应用于遥控器、红外线防盗系统和红外线测温仪等领域。
4. 可见光：可见光是我们日常生活中最为常见的电磁辐射形式，包括整个可见光谱。
光信号通过光纤等媒介进行传输，实现了高速的光通信和数据传输。
二、辐射治疗除了无线通信，电磁辐射和电磁波谱在医疗领域中也发挥着重要作用，尤其是辐射治疗。
辐射治疗利用高能电磁辐射对肿瘤进行定向杀伤，是一种常见的癌症治疗方法。
1. X射线：X射线是一种高能电磁波，具有穿透力强的特点。
在辐射治疗中，医生会使用X射线机器将高能X射线照射到患有肿瘤的部位，以破坏癌细胞的DNA结构，从而达到治疗目的。
2. γ射线：γ射线是电磁波谱中频率最高的一种辐射，它的穿透力更强。
γ射线治疗常用于癌症辐射治疗中，通过定向照射γ射线来杀灭肿瘤细胞，达到治疗效果。
辐射治疗需要专业的医疗设备和医护人员的指导，以确保治疗的安全和有效性。
结论电磁辐射和电磁波谱在无线通信和辐射治疗等领域具有广泛的应用。
电磁波谱了解不同波长的电磁辐射和应用
电磁波谱了解不同波长的电磁辐射和应用电磁波谱是指由不同波长和频率的电磁辐射构成的连续谱。
从长波到短波，电磁波谱涵盖了一系列波长，包括广播电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
每个波长的电磁辐射都有其独特的特性和应用。
1. 广播电波广播电波是波长最长的电磁辐射，波长范围为几百米到几十千米。
这种辐射可以传播到很远的地方，并用于无线电和电视广播。
广播电波的具体应用包括 AM（调幅）广播、FM（调频）广播和电视广播。
2. 微波微波是波长较短的电磁辐射，波长范围通常为几米到几毫米。
微波可以穿透大气层，并广泛用于通信、雷达、医学领域和食品加热。
微波炉就是利用微波的特性将食物加热至适宜温度的设备。
3. 红外线红外线的波长范围为几纳米到几百纳米。
红外线不可见，但可以被物体吸收和发射。
红外线的应用领域包括红外线摄像、红外线热成像、红外线通信和遥控等。
4. 可见光可见光是人类眼睛能够感知的电磁辐射范围，波长约为400纳米到700纳米。
可见光的不同波长对应不同颜色，分别为紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色和红色。
可见光广泛用于照明、摄影、激光和信息显示等领域。
5. 紫外线紫外线的波长范围为10纳米到400纳米。
紫外线可以杀灭细菌和病毒，因此广泛应用于消毒、紫外线疗法和科学研究。
然而，紫外线对人体的皮肤和眼睛有一定的损害，因此在使用时需要注意保护措施。
6. X射线和γ射线X射线和γ射线具有较高的能量和较短的波长，可以穿透物体并被用于影像学、医学诊断和治疗。
这两种辐射在医疗领域中被广泛应用，例如X射线检查和放射治疗。
总结起来，电磁波谱涵盖了广播电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同波长的电磁辐射。
每个波长的电磁辐射都具有独特的特性和广泛的应用。
通过充分了解和利用电磁波谱，我们能够在通信、医疗、科学研究和其他领域中实现更多的创新和发展。
电磁辐射与电磁波谱
电磁辐射与电磁波谱电磁辐射是指电磁波在空间中传播的过程，它包括了电磁波的产生、传播和接收过程。
而电磁波谱则是对电磁波按照频率或波长的不同进行分类和划分的一种方式。
1. 电磁辐射的基本特性电磁辐射是一种能量的传输方式，它具有以下基本特性：1.1 频率和波长：电磁波的频率和波长是其最基本的特征之一。
频率越高，波长越短，能量越大。
1.2 速度：电磁波在真空中的传播速度为光速，约为3×10^8米/秒。
1.3 传播性：电磁波可以在真空中传播，也可以在空气、水、固体等介质中传播。
1.4 电磁感应：电磁波可以在接收器上感应产生电磁感应效应，如感应电流、感应电压等。
2. 电磁波谱的分类电磁波谱是对电磁波按照频率或波长的不同进行分类和划分的一种方式，主要分为以下几个区域：2.1 射电波区：这是电磁波谱中频率最低、波长最长的区域，包括了无线电波、微波等。
射频技术的应用广泛，如无线通信、雷达等。
2.2 红外区：红外波长较长，无法被肉眼直接看到，但可以被红外传感器感应，常用于红外测温、红外热像仪等领域。
2.3 可见光区：可见光是指能够被人眼感知的电磁波，波长范围约为400至700纳米。
可见光在人类日常生活中起着重要的作用，如光学显微镜、相机等。
2.4 紫外区：紫外波长较短，无法被人眼直接看到，但可以对生物产生杀菌和杀虫等作用。
紫外线被广泛应用于紫外线消毒、紫外线显示等领域。
2.5 X射线区：X射线波长更短，能量更大，可以穿透物体并产生影像。
X射线在医学、工业无损检测等领域具有重要应用。
2.6 γ射线区：γ射线波长极短，能量非常高，可以穿透物体并具有强大的杀伤力。
γ射线被广泛应用于放射治疗和核能源等领域。
3. 电磁辐射的应用与安全问题电磁辐射在生活中的应用非常广泛，如无线通信、电视广播、医学影像等。
然而，长期接触高强度的电磁辐射可能对人体健康造成一定的影响。
3.1 手机辐射：手机作为日常生活中常用的通信工具，其辐射问题备受关注。
电磁辐射和电磁波谱
利用这种吸收光谱可进行有机化合物结构的鉴定，以及分子的动态效应、氢键的形成、 互变异构反应等化学研究。
二、发射
物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子 或分子M* ，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。
M* M + hv
通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光 谱分析法。
• 根据发射光谱所在的光谱区和激发方法不同， • 发射光谱法分为： ❖ 1. 原子发射
用火焰、电弧、等离子炬等作为激发源，使气态原子或离子的外层电子 受激发发射特 征光学光谱，利用这种光谱进行分析的方法叫做原子发射光谱分析法。波长范围在190 - 900nm，可用于定性和定量分析。
❖ 2. 原子荧光分析法 气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到较高能态，
约经10-8 s，又跃迁至基态或低能态，同时发射出与原激发波长相同（共振荧光）或不同的 辐射（非共振荧光），称为原子荧光。
发射的波长在紫外和可见光区。在与激发光源成一定角度（通常为90）的方向测量荧光的强
6.2~3.1 3.1~1.7
能级跃迁类型 原子核能级
内层电子能级
原子的电子能级或 分子的成键电子能级
近红外区 中红外区
远红外区 微波区
射频区
0.78~2.5 μm 2.5~50 μm
50~1000 μm 0.1~100cm
1~1000m
1.7~0.5 0.5 ~0.025
2.5 ×10-2~1.2 ×10-4 1.2 ×10-4~1.2 ×10-7
波数—1 cm内波的振动次数：单位cm-1
=1/
电磁波谱：从无线电波到伽马射线的电磁辐射
电磁波谱是指一系列电磁波，波长范围从无线电波的数千公里到伽马射线的数千亿分之一毫米。
这个谱覆盖了广泛的波长范围，描述了我们周围的这个世界中所存在的各种辐射类型。
首先，我们来了解一下无线电波。
无线电波的波长很长，其频率和电磁波能量非常低。
无线电波被广泛用于通信，如无线电广播和手机通讯。
它们也用于雷达和无线电望远镜等各种科学和技术应用中。
紧随其后的是微波。
微波的波长稍短，频率和能量略高于无线电波。
微波被用于加热食物，比如微波炉，以及传输大量数据的无线通信，例如无线局域网和卫星通信。
接下来是红外线。
红外线具有更高的频率和能量，可用于红外光谱学，热成像和远红外线通信等应用。
我们每天都在使用红外线触发的传感器，例如遥控器和门禁系统。
然后是可见光。
可见光的波长范围使我们能够看到周围的世界。
我们所看到的不同颜色其实就是可见光的不同波长造成的。
从红色到紫色，每种颜色对应着不同的波长和频率。
可见光不仅使我们能够感知到我们的环境，还被用于照明和光学仪器。
接下来是紫外线。
紫外线的频率和能量较高，可以导致晒伤和皮肤癌等不良影响。
然而，也有一些有益的应用，如杀菌和暗室成像。
再之后是X射线。
X射线有很高的能量和频率，能穿透物体并在摄像片上产生影像。
因此，X射线成为医学诊断中非常重要的工具，如X射线摄影和计算机断层扫描。
最后是伽马射线。
伽马射线的能量最高，频率最高。
它们具有强大的穿透能力，可以用于肿瘤治疗和辐射治疗等医学应用，同时也被用于核物理研究。
电磁波谱的不同部分在科学和技术领域有着广泛的应用。
通过了解和利用这些辐射类型，我们能够更好地理解我们周围的世界，并开发出更多有益的应用。
当然，我们也要注意不良影响，避免辐射对我们的健康造成伤害。
总而言之，电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等不同波长的辐射。
每种波长范围都可以用于不同的科学和技术应用，让我们能够更好地探索和了解我们周围的世界。
第10章 吸光光度法
当：c的单位用mol·L-1表示时，用ε表示. ε－摩尔吸光系数 (Molar Absorptivity)
A＝εbc ＝ 的单位: ε的单位 L·mol-1·cm-1
吸光度与光程的关系 A = εbc
吸光度
光源
0.00
检测器
吸光度
光源
0.22
b 样品 b 样品 b 样品 光源
检测器
吸光度
0.44
检测器
（一）光学因素 （二）化学因素
（一）光学因素
1．非单色光的影响： 非单色光的影响： Beer定律应用的重要前提 Beer定律应用的重要前提——入射光为单色光 定律应用的重要前提——入射光为单色光 照射物质的光经单色器分光后 并非真正单色光 其波长宽度由入射狭缝的宽度 和棱镜或光栅的分辨率决定 为了保证透过光对检测器的响 应，必须保证一定的狭缝宽度 这就使分离出来的光具一定的 谱带宽度
k1 = k2 ⇒ A = k1c ⋅ b 成 性 系 线 关 k1 ≠ k2 ⇒ A与 不 线 关 ， 离 eer定 c 成 性 系 偏 B 律 （ 2 − k1） A与 偏 线 关 越 重 k ↑⇒ c 离 性 系 严
结论： 结论： • 选择较纯单色光（Δλ↓，单色性↑） 选择较纯单色光（Δλ↓，单色性↑ • 选λmax作为测定波长
长
波谱区
微波 无线电波
来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁 来自原子核自旋能级的跃迁
二、光学分析法及其分类
（一）光学分析法 依据物质发射的电磁辐射或物质与电磁辐射相 互作用而建立起来的各种分析法的统称~ 互作用而建立起来的各种分析法的统称~。 （二）分类： 分类： 1．光谱法：利用物质与电磁辐射作用时，物质内部 光谱法：利用物质与电磁辐射作用时， 发生量子化能级跃迁而产生的吸收、 发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射 辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、 辐射等电磁辐射的强度随波长变化的定性、定量 分析方法 按能量交换方向分 吸收光谱法 发射光谱法 按作用结果不同分 原子光谱→线状光谱 原子光谱→ 分子光谱→ 分子光谱→带状光谱
电磁辐射与电磁波谱
电磁辐射与电磁波谱【引言】电磁波谱是一个广大的领域，涵盖了从无线电、微波、红外线、可见光到紫外线、X射线以及伽马射线等多个频段的电磁辐射。
而电磁辐射作为一种普遍存在的物理现象，无论是在日常生活中还是在科学研究中都扮演着重要的角色。
本文将从电磁辐射的概念、分类及其应用等方面进行探讨，以期对读者更好地了解电磁波谱及其相关知识。
【电磁辐射的概念及分类】电磁辐射是由电场和磁场交替变化而产生的能量传播现象。
根据电磁辐射的频率，可以将其分为不同的波段，即电磁波谱。
电磁波谱从低能量到高能量，依次包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
【电磁辐射的应用】1. 通信技术：无线电波和微波被广泛应用于通信领域，如移动通信、广播电视、雷达系统等。
这些技术利用了不同频段电磁辐射的特性，实现了信息的传输与接收。
2. 医学影像技术：X射线是一种常用的医学影像技术，它可以穿透人体组织，显示出内部的骨骼结构，帮助医生进行诊断。
3. 热能利用：红外线波段的电磁辐射被应用于热能利用，如红外加热技术、红外测温等。
红外线的热辐射可以有效加热物体，实现工业生产中的热能转换。
4. 光学技术：可见光是人类眼睛可以感知到的电磁辐射波段。
可见光技术广泛应用于照明、光学仪器、摄影等领域，为人们提供了便利和舒适。
【电磁辐射与人类健康】电磁辐射与人类健康的关系是一个备受关注的话题。
在现代社会中，人们与各种电磁辐射源有着更为密切的接触，如电视、手机、电脑等。
这些设备会产生一定水平的辐射，而其对人体是否有害一直存在争议。
目前，国际上对电磁辐射安全的评估标准比较统一，即根据频率和功率密度来划定辐射水平。
一般来说，低频电磁辐射对人体影响相对较小，而高能电磁辐射如X射线和伽马射线则具有较强的穿透力，对人体组织有一定的损害。
但是，对于低功率的无线电波和微波辐射，其对人体健康的影响目前尚未有明确的科学定论。
【电磁波谱的研究现状与前景】电磁波谱的研究是当代科学技术发展的热点之一。
电磁辐射与地物光谱特征
► 辐射亮度（L）：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方 向而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体 角内的辐射通量，即
► 朗伯源：辐射亮度L与观察角无关的辐射源，称为朗伯源。太阳通常 近似地被看作朗伯源。严格地说，只有绝对黑体才是朗伯源。
2 电磁波辐射源
2.1 黑体辐射 2.2 黑体辐射定律 2.3 一般辐射体和发射率 2.4 基尔霍夫定律
1.2 电磁波谱
定义：按照电磁波的波长长短（或频率的大小），依次 排列，就构成了电磁波谱。
遥感较多应用的电磁波波谱段
可见光：波长范围为0.38～0.76μm，人眼对可见光有
敏锐的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。
红外线：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近
红外、中红外、远红外和超远红外。 微波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾 的影响。
电磁辐射与地物光谱特征
提纲 1 电磁波和电磁波谱
遥感之所以能够根据收集到的电磁波来 判断地物目标和自然现象，是因为一切物体， 由于其种类、特征和环境条件的不同．而具 有完全不同的电磁波的反射或发射辐射特征。 因此遥感技术主要是建立在物体反射或发射 电磁波的原理之上的。要深入学习遥感技术， 首先要学习和掌握电磁波以及电磁波谱的性 质。
H 磁场矢量
E 电场矢量
电磁波的性质
►横波（质点振动方向和传播方向一致） ►在真空以光速传播 ►满足：f·λ =C；E=h ·f（E为能量，h为普
朗克常熟） ►具有波粒二象性（波长越长波性越强，波
长越短粒子性越强） ►传播到气体、液体、固体介质，会发生反
射、折射、吸收、投射等现象。若碰到粒 子还会发生散射现象。
辐射量测
电磁波谱不同波长的电磁辐射
电磁波谱不同波长的电磁辐射电磁波是一种以电场和磁场相互作用传播的能量形式，它在现代社会中起着至关重要的作用。
电磁波谱是指不同波长的电磁辐射的集合体，包括射线、无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
1. 红外线红外线位于可见光谱的下方，具有比可见光波长更长的特点。
它在各个领域都有应用，例如：遥控器、安防监控、红外线热成像等。
红外线的波长范围广泛，从热红外波段（长波红外）到短波红外波段（近红外），应用也各不相同。
2. 可见光可见光是人眼可以感知的一种电磁波，波长约为400 nm到700 nm 之间。
可见光被广泛应用于照明、摄影、显示技术等领域。
不同波长的光对人眼有不同的感知效果，如红色代表热情，蓝色代表冷静。
3. 紫外线紫外线的波长比可见光更短，在紫外线的波长范围内具有较高的能量。
紫外线可以杀灭病菌、消毒空气、疗养皮肤病等。
根据紫外线的波长不同，分为紫外A波、紫外B波和紫外C波。
4. X射线X射线是一种较高能量的电磁波辐射，具有较强的穿透力，在医学、工业和安全等领域有广泛应用。
例如X射线摄影、X射线检查等可以帮助医生及时检测出人体内部的异常情况。
5. 伽马射线伽马射线是电磁波谱中波长最短、频率最高的辐射。
它的穿透能力非常强，能够透过较厚的物质，因此广泛应用于癌症治疗、放射性同位素测量和核反应研究等领域。
尽管不同波长的电磁波在应用和特性上有所不同，但它们都是电磁波的一部分，能量的传输依赖于电场和磁场之间的相互作用。
无论是在日常生活中的遥控器使用，还是在医学影像的诊断中，我们都离不开电磁波。
在探索和理解电磁波的特性和应用方面，人类仍有很大的进步空间，将来定会有更多令人惊奇的应用等待我们去发现和应用。
电磁辐射与电磁波谱
电磁辐射与电磁波谱电磁辐射是指电磁波在空间中传播时所展现的特性。
电磁辐射包含了一系列频率不同的电磁波，这些波的频率范围被称为电磁波谱。
电磁辐射广泛存在于我们的日常生活中，既有对人类有益的应用，也有一些对健康可能有潜在影响的辐射源。
电磁辐射是由振荡的电场和磁场共同构成的，这两个场之间通过垂直于传播方向的电磁波相互作用而产生。
电磁波可以分为不同的类型，根据频率从低到高分别为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
这些波长不同的电磁波在我们的生活中扮演着不同的角色。
无线电波具有较长的波长和低的频率，被广泛应用于电视、广播、无线通信等领域。
微波的波长略短于无线电波，具有较高的频率，常被用于微波炉、雷达、通信设备等。
红外线被我们的眼睛所感知为热能，广泛应用于红外线热成像、遥控器等领域。
可见光是我们肉眼可见的光线，是我们日常生活中最常接触到的电磁波。
紫外线、X射线和γ射线具有更高的频率和更短的波长，被广泛应用于医疗、安全检查等领域。
然而，虽然电磁辐射对我们的生活有很多好处，但过量接触电磁辐射也可能对人体健康造成潜在影响。
长期接触某些频率较高的电磁辐射，如X射线和γ射线，可能会对细胞和组织造成损伤，增加罹患癌症的风险。
因此，在医疗行业和其他领域中使用这些辐射源时，应该采取必要的预防措施来保护人体健康。
另外，一些人担心无线电波和微波辐射对人体健康的影响。
尽管在过去的几十年里进行了大量的研究，目前科学界尚未确定这些辐射是否对人体健康有明确的负面影响。
然而，一些国家和组织已经制定了相应的辐射标准，以确保公众和工作人员受到适当的保护。
总之，电磁辐射与电磁波谱在我们的生活中起着重要的作用。
了解不同类型的电磁辐射以及它们对人体健康的潜在影响，有助于我们更好地利用这些辐射源并保护自己的健康。
此外，继续进行相关研究以确定电磁辐射对人体的影响也是非常重要的，以便更好地制定相应的保护准则和标准。
电磁辐射与电磁波谱电磁辐射的种类和波长范围
电磁辐射与电磁波谱电磁辐射的种类和波长范围电磁辐射与电磁波谱电磁辐射是指电磁波在空间传播产生的现象。
它是由电场和磁场相互作用引发的一种能量传播方式。
电磁辐射包括广泛的种类和波长范围，涉及到我们生活和科技发展的方方面面。
一、电磁辐射的种类1. 可见光：可见光是我们日常生活中最常接触到的一种电磁辐射。
它的波长范围约为380纳米到780纳米，对应着不同的颜色，包括紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色和红色。
可见光是我们能够看到各种物体的根本原因。
2. 红外线：红外线的波长范围大约在780纳米到1毫米之间。
它主要表现为热辐射的形式，可以被热成像仪等设备探测到。
红外线在医学、军事、安防、家用电器等领域有广泛应用。
3. 紫外线：紫外线的波长范围大约在10纳米到380纳米之间。
紫外线可以分为长波紫外线（UVA）、中波紫外线（UVB）和短波紫外线（UVC）。
紫外线具有较强的穿透力，不被人眼可见，但对人体及生物产生一定影响，如紫外线可以杀灭微生物。
4. 微波：微波的波长范围大约在1毫米到1米之间。
微波在通信、雷达、烹饪等领域有广泛应用。
微波的频率相对较低，不会对人体组织产生显著的伤害。
5. 射线：射线主要包括 X 射线和γ射线。
它们的波长范围非常短，能量很高，对物质有较强的穿透能力。
射线在医学诊断、工业检测、科学研究等领域有广泛应用。
二、电磁波谱的波长范围电磁波谱是指电磁辐射按照波长从小到大排列的一种可视化表达方式。
根据波长的大小，电磁波谱被分为不同的区域，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
具体的波长范围如下：1. 无线电波：波长从数千千米到1米。
2. 微波：波长从1米到1毫米。
3. 红外线：波长从1毫米到700纳米。
4. 可见光：波长从380纳米到780纳米。
5. 紫外线：波长从10纳米到380纳米。
6. X射线：波长从0.01纳米到10纳米。
7. γ射线：波长小于0.01纳米。
电磁波谱各个区域的辐射具有不同的特性和应用价值。
第二章 电磁辐射与地物光谱特征
贺巧宁
主要内容：
• § 2.1电磁波谱与电磁辐射 • § 2.2太阳辐射及大气对辐射的影响 • § 2.3地球的辐射与地物波谱
本章小结
§2.1 电磁波谱与电磁辐射
• 一. 电磁波谱 • 二. 电磁辐射的度量 • 三. 黑体辐射
一. 电磁波谱
• 1.电磁波的产生 • 2.电磁波的特性 • 3.电磁波谱
入射电磁波 镜面反射
物
体
吸收
表
面
漫反射 透射/折射
反射率（p)=反射能量/入射能量*100% 吸收率（a)=吸收能量/入射能量*100% 透射率（T)=透射能量/入射能量*100%
3.电磁波谱
• 电磁波谱：按照电磁波在真空中传播的 波长或频率，递增或者递减排列构成的 谱带则称电磁波谱。
• 以频率从高到低或者波长从短到长排列 可以划分为r射线、X射线、紫外线、可 见光、红外线、微波、无线电波
大气透射分析
• 反射30%，散射22%，吸收17%，透过31%。
• 臭氧吸收3%，云层反射散射25%，尘埃气 体吸收散射19%，地面反射8%，地表吸收 45%。
2.3 地球的辐射与地物波谱
• 1、地球的辐射:太阳辐射与地表相互
作用,地表自身的热辐射
• 2、地物反射波谱:地物的反射率,地物
反射波谱特征
土壤、岩石
作业
• 教材P44-45思考题 • 第2、6、8、9题
几种典型地物反射光谱曲线
• (1) 植被 • (2) 土壤 • (3) 水体 • (4) 岩石 • (5) 其他
• 植被：0.55μm，绿色，叶绿素的影响
•
0.70-0.80μm有反射陡坡
•
电磁辐射与电磁波谱
电磁辐射与电磁波谱电磁辐射是指由电和磁场通过空间传播的能量传递。
它是一种无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等形式的能量传播。
电磁辐射是自然界和人类活动中普遍存在的现象，对于我们的生活和科学研究都具有重要意义。
本文将深入探讨电磁辐射与电磁波谱的相关内容。
一、电磁波谱概述电磁波谱是以波长或频率作为分类标准的一种分类方法。
根据电磁波的波长或频率不同，可以将电磁波谱分为不同的区域，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
每个区域的电磁波具有不同的特性和应用。
二、电磁辐射的特性1. 电磁辐射是一种高速振动的电磁场的传播，具有波动性和粒子性。
2. 电磁辐射可以穿过真空，并具有较强的穿透能力。
3. 电磁辐射的波长和频率决定了其对物质的相互作用方式。
不同波长和频率的电磁辐射与物质的相互作用方式也不同。
三、电磁波谱的应用1. 无线电波：主要用于无线通信、广播电视、卫星通信等领域。
2. 微波：主要应用于雷达、微波炉、无线通信和卫星通信等。
3. 红外线：主要应用于红外热像仪、红外测温仪等领域。
4. 可见光：是我们日常所见的光线，用于照明、摄影等领域。
5. 紫外线：主要应用于紫外杀菌、紫外线检验仪器等领域。
6. X射线：主要应用于医学影像学、工业检测和材料分析等。
7. γ射线：主要应用于核能和辐射治疗等领域。
四、电磁辐射对人体的影响1. 电磁辐射对人体的影响与辐射源的种类、辐射剂量、暴露时间和暴露频率等因素有关。
2. 辐射剂量过高可能引发热效应、电离辐射和光生效应等健康问题。
3. 长期接触低剂量电磁辐射可能对人体产生潜在的影响，但目前尚未有明确的科学证据表明这种影响可以导致不可逆的生理效应。
五、电磁辐射的防护措施为了保护人们的健康和安全，需要采取一些措施来减少电磁辐射的暴露：1. 减少使用电磁辐射源，比如减少使用手机和微波炉等。
2. 保持距离：尽量远离辐射源，减少辐射暴露。
3. 使用屏蔽材料：尽量使用金属屏蔽材料，减少辐射的穿透。
第2章 电磁辐射与地物光谱特征
均匀层，对 太阳辐射的 相互作用是 太阳能衰减 的主要原因
1、大气组成：
➢ 两类：分子和其他微粒； ➢ 分子: 氮和氧占99%，臭氧、二氧化碳、水分子
及其它（N2O, CH4, NH3等）约占1%；
➢ 颗粒：烟、尘埃、雾、小水滴和气溶胶。气溶胶
是一种固体、液体的悬浮物，直径0.01-30m。
一个天文单位=日地距离d=1.496×108 m. 是在地球大气顶端接受的太阳能量，没有大气影响。 已知日地距离d（天文单位），计算太阳辐射通
量… 已知太阳线半径r，计算太阳辐射出射度…
➢太阳光谱：光球所产生的光谱。 太阳辐射能量集中于可见光波段（近紫外到中红
外）该波段区间不但能量集中，而且辐射强度最稳 定
这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星 传感器扫描成像的常用波段。比如，Landsat 卫 星的TM的1-4波段，SPOT卫星的HRV波段等。
➢ 1.5-1.8μm, 2.0-3.5μm，即近、短波、中
n3 O pt ic a lly less dense at m osphe re
2
Path of energy in ho mogeneo us at mosphere
3
Path of radiant energy af fected
四、大气对辐射的吸收作用
➢ 大气分子对电磁波的某些波段吸收缺失带
第二章 电磁辐射与地物 光谱特征
➢电磁波谱与电磁辐射 ➢太阳辐射及大气对辐射的影响 ➢地球的辐射与地物波谱
电磁波谱原理 第一节 电磁辐射度量参数
特殊电磁波——黑体辐射
➢ 任何地物都能辐射电磁波。 ➢ 地球表面最重要的电磁波能量来源是太阳。 ➢ 遥感： 对电磁波能量的测定。
第二章 电磁辐射与地物光谱特征
2、黑体辐射规律 普朗克公式：
M ( , T ) 2hc
2
5
1 e ch / KT 1
此式有两个自变量： λ、 T ，其它都是常数，因而 可写为： W = ƒ (λ, T ) 其函数曲线可表示为：
c为真空中的光速； k为波尔兹曼常数， k=1.38×10－23 J/K； h为普朗克常数， h=6.63×10-34Js； M为辐射出射度。
于遥感研究不需要对太阳分层考虑，因而通常 认为光球发射的几乎是全部的太阳辐射。
图2.11 太阳辐照度分布曲线
二、大气分层
大气厚度约1000km，并且在垂直方向有层次的区别，自下而上大致 分层为：（各层之间逐渐过渡，没有截然的界线）。
对流层：高度在7～12 km,温度随高度而降低，包含大气 总量的3/4和几乎全部水汽，天气变化频繁，航空遥感主要 在该层内，对遥感数据产生很大影响。 平流层：高度在12～80 km，几乎没有天气现象，底部为 同温层（航空遥感活动层），同温层以上，温度由于臭氧 层对紫外线的强吸收而逐渐升高（在地面观测不到0.29µ m 波长的太阳辐射）。 电离层：高度在80～1 000 km，大气中的O2、N2受紫外线 照射而电离，主要反射地面发射的无线电波，对遥感波段 是透明的，是陆地卫星活动空间。 大气外层：800～35 000 km ,空气极稀薄，对遥感基本 上没有影响。
3.实际物体的辐射 （1）地物的发射率 • 发射率是指地物的辐射出射度(即地物 单位面积发出的辐射通量)M与同温度的黑 体的辐射出射度(即黑体单位面积发出的辐 射总通量M黑的比值。
M M黑
• 地物的发射率与地物的性质、表面状况(如 粗糙度、颜色等)有关，且是温度和波长的 函数。
电磁波谱与电磁辐射
电磁辐射的危害：对人体的影响和可能的健康风险
电磁辐射的监测：使用专业仪器和设备进行监测和评估
法律法规：遵守国家和地方的相关法律法规，确保安全
防护措施：使用防辐射材料和设备，保持安全距离，合理饮食和运动
电磁波谱与电磁辐射的关系
03
电磁波谱与电磁辐射的联系
电磁波谱与电磁辐射的区别
区别：电磁波谱是电磁辐射在不同频率上的表现形式，而电磁辐射则是电磁波在空间传播时产生的能量。
移动通信：包括手机、平板电脑等移动终端，利用电磁波进行通信。
雷达应用：利用电磁波探测目标，实现导航、气象观测等功能。
卫星通信：通过卫星转发信号，实现全球覆盖和远距离通信。
医疗领域的应用
电磁波谱在医疗领域的应用还包括光谱分析、光谱诊断和光谱治疗等方面。
射频消融：利用射频电磁波对肿瘤进行消融治疗。
微波治疗：利用微波辐射对病变组织进行加热，达到治疗目的。
电磁波谱与电磁辐射技术的发展对于推动相关产业的发展和经济增长具有重要意义。
未来，电磁波谱与电磁辐射技术将继续发挥重要作用，为人类社会的进步和发展做出贡献。
感谢观看
汇报人：XX
电磁辐射的应用：广泛用于通信、医疗、科研等领域
电磁辐射的传播
电磁辐射的传播方式：电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播
电磁辐射的传播速度：电磁波的传播速度等于光速
电磁辐射的传播特性：电磁波的传播具有方向性，可以分解为不同方向的波
电磁辐射的传播影响因素：电磁波的传播受到介质、温度、频率等因素的影响
电磁波谱与电磁辐射
XX, a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
电磁波谱
第二章之一 电磁波谱与电磁辐射-1
WM = σ T 4
σ: 斯蒂芬－玻尔兹曼常数，5.6697＋－0.00297） ×10－12 Wcm-2K-4
红外装置测试温度的理论根据。
黑体辐射 光谱中最 强辐射对 应的波长
λmax
λmax 与T有何关系?
黑体辐射光谱中最
强辐射的波长λmax
2. 石英的辐 射比黑体 辐射要弱
三、黑体及黑体辐射规律
（一）黑体与黑体辐射 （二）黑体辐射定律 （三）一般辐射体和基尔霍夫定律
三、黑体及黑体辐射规律
（三）一般辐射体和基尔霍夫定律 1、一般物体的发射率
发射率：实际物体的辐射通量密度(M(λ,T))与同 一温度下黑体辐射通量密度Mb(λ, T) 的比值。
9中红外（3.0—6.0μm）
9远红外（6.0—15.0μm）
9超远红外（15—1000μm）
采用热感应方式探测地物本身的辐射，白天、夜间均 可进行，为全天时遥感。
(4) 微波
波长1mm—1m, 分为：毫米波、厘米波 和分米波; 能进行全天时全天候的遥感探测 ;
对某些物质具有一定的穿透能力。
• 波长为0.01—0.4μm； • 碳酸盐岩分布探测、油污染监测； • 臭氧对紫外线的强烈吸收和散射作用，通常探测高度在
2000米以下。
（2） 可见光
• 遥感中最常用的波段； • 不同地物在此波段的图象易于区分。
（3） 红外线
• 波长0.7—1000μm。
9近红外（0.70—3.0μm）
中红外、远红外和 超远红外是产生热 感的原因，所以称 为热红外
2.1 电磁波谱与电磁辐射
一、电磁波与电磁波谱的概念 二、电磁辐射的度量 三、黑体及黑体辐射规律
第二章遥感的物理基础
28
传感器探测波段的设计，是通过分析
比较地物光谱数据而确定的。
多光谱扫描仪（MSS）的波段设计：
MSS1(0.5-0.6 μm) MSS2(0.6-0.7 μm) MSS3(0.7-0.8 μm) MSS4(0.8-1.1 μm)
TM的波段： TM１ 0.45~0.52μm TM２ 0.52~0.60μm TM３ 0.63~0.69μm TM４ 0.76~0.90μm TM５ 1.55~1.75μm TM６ 10.4~12.5μm TM７ 2.08~2.35μm
2 k 4 4 4 W0 T T 2 2 15c h
40
(3)维恩位移定律：Wien's displacement law
随着温度的升高，辐射最大值对应 的峰值波长向短波方向移动。
max T b
温度 波长 300 9.66 500 5.80 1000 2.90 2000 1.45 3000 0.97 4000 0.72 5000 0.58 6000 0.48 7000 0.41
W
W黑
W W黑
4
在给定的温度下，物体的发射率=吸收率（同一波 段）；吸收率越大，发射率也越大。
第二章：遥感的物理基础
第一节：电磁波与电磁波谱 第二节：地物的光谱特性 第三节：大气对电磁辐射的影响 第四节：彩色合成原理
1
第一节：电磁波与电磁波谱
一、电磁波：电磁场在空间以一定的 速度由近及远的传播过程。从能量的 角度又称为电磁辐射。
二、电磁波谱
按电磁波波长的长短，依次排列制成 的图表叫电磁波谱。 依次为：
37
1.
2.
3、黑体辐射定律
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光学分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他 方法不可区代的地位！
三个基本过程：
• （1）能源（电磁辐射： 射线～无线电波）提供能 量（辐射能-跃迁：电子跃迁-紫外，振动跃迁-红外 ，转动跃迁-微波）；
• （2）能量与被测物之间的相互作用（发射、吸收 、反射、折射、散射、干涉、衍射等）；
第二章 光学分析法导论
第一节 电磁辐射和电磁波谱
一、电磁辐射的波动性 二、电磁辐射的粒子性 三、电磁波谱
1.什么是光学分析法
光学分析法是基于检测能量（电磁 辐射）作用于待测物质后产生的辐射信 号或所引起的变化的分析方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电 波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物 质相互作用的方式有发射、吸收、反射、 折射、散射、干涉、衍射、偏振等。
粒子性
λ =1 / σ
普朗克常数 h ＝6.6262×10-34J·s
c：光速 (3.0×1010 cm ·s-1)；λ：波长(cm)；
：频率(Hz或s-1)；σ：波数(cm-1) ； E ：能量(ev或J)； h：普朗克常数6.63 ×10-34J ·s或４.136 ×10-15ev.s
P8:例2-1
• 此时光谱项为： • 3 2 S1/2 表 示 n=3 L=0 S=1/2 M=2 J=1/2,
光学分析方法及其特点：
基于物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质的相互 作用所建立起来的一类分析方法，广义上均称为光分析 法。
电磁辐射具有波粒二象性。以巨大速度通过空 间，不需要以任何物质作为 传播媒介的一种能量。
电磁辐射是高速通过空间的光子流，通常简称为“光”。
电磁辐射范围： 射线～无线电波所有范围；
1.2 ×102~6.2
6.2~3.1 3.1~1.7
谱 近红外区 0.78~2.5 μm
1.7~0.5
区 中红外区 2.5~50 μm
0.5 ~0.025
内层电子能级 原子的电子能级或 分子的成键电子能级
分子振动能级
远红外区 50~1000 μm 2.5 ×10-2~1.2 ×10-4 微波区 0.1~100cm 1.2 ×10-4~1.2 ×10-7 分子转动能级
（3）低能辐射区 包括微波区和射频区，又称波 谱区。
第二节，原子光谱和分子光谱
光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。
原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的 变化产生的，它的表现形式为线光谱。由若干条
强度不同的谱线和暗区相间而成的光谱。 属于这类分析方法的有原子发射光谱法
（AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光 谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。
三、电磁波谱
电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列.
波谱区 波长范围
光子能量/eV
能级跃迁类型
r射线区 ＜0.005nm
＞2.5 ×105
原子核能级
X射线区 0.005~10nm 2.5 ×105~1.2 ×102
远紫外区 10~200nm
光
学 光
近紫外区 可见光区
200~400nm 400~780nm
• （3）产生信号（辐射信号） 。
基本特点：
• （1）所有光分析法均包含三个基本过程；
• （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色 谱分析）；
• （3）涉及大量光学元器件。
一、电磁辐射的波动性
波动性 电磁辐射的波动性表现为电磁辐射的 衍射和干涉现象。
电场 磁场
y = A sin(t + ) = A sin(2vt + )
=1/
波速v—电磁波传播的速度，真空中等于光速
c= =3×1010cm·s-1
之间的关系为：波动性 ＝C ∕
频率
波长
c光速＝2.9979×108m·s-1
＝2.9979×1010cm·s-1
二、电磁辐射的粒子性
粒子性 根据量子理论，电磁辐射是在空间高速 运动的光量子流。
普朗克方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起。
• n =1，2，3 ，…； • L=∑lI ，l=0，1，2，…； • S=∑ms，i ms=±1/2； • J=L+S. • 因为取矢量和，而 • L=|l1+l2|，|l1-l2-1|，… |l1-l2|；同样， • S=0，±1，±2，…±S；及 • J=（L+S），（L+S-1），（L+S-2），…（L-S
射频区
1~1000m 1.2 ×10-7~1.2 ×10-9 电子自旋能级或核自旋能级根据能量高低，电磁波谱又可分为三个区域。
（1）高能辐射区 包括 r 射线区和 X 射线区。高 能辐射的粒子性比较突出。
（2）中能辐射区 包括紫外区、可见光区和红外 区，又称光学光谱区。
• 1．主量子数n变化，Δn为整数，包括0。 • 2．总角量子数L的变化，ΔL=±1。 • 3．内量子数J变化，ΔJ=0，±1。但当J=0时，
ΔJ=0的跃迁是禁戒的。 • 4．总自旋量子数S的变化，ΔS=0，即单重项只
跃迁到单重项，三重项只跃迁到三重项。
2020/3/2
例如：钠原子，核外电子组成为： （1S）2（2S）2（2P）6（3S）1
一、原子光谱． 原子的能级与能级图
1．光谱项 原子光谱是由原子外层的价电子在两能级间跃迁而产
生的，原子的能级通常用光谱项符号来表示：
n2S+1LJ or n M LJ
n为主量子数；L为总量子数；S为总自旋量子数；J为 内量子数。M=2S+1,称为谱线的多重性。J又称光谱 支项。
2020/3/2
–每个量子数的取值分别为：
传播方向
电磁波用周期、频率、波长、波数和波速参数来表征
周期T —两个相邻矢量极大（或极小）通过空间某固定点所 需的时间间隔叫做辐射的周期：单位秒（S）
频率—每秒钟内电磁场振荡的次数：单位赫（Hz）
波长—电磁波相邻两个波峰或波谷间的距离：cm.m.nm
波数—1 cm内波的振动次数：单位cm-1
）。L≥S，J共有（2S+1）个。若L＜S，J共有 （2L+1）。
2020/3/2
当四个量子数确定之后，原子的运动状态就确定
• 1S0 •
• 1P1 •
• 3D3
L=0， S=0， M=1， J=0 L=1， S=0， M=1， J=1 L=2， S=0， M=3， J=3
2020/3/2
跃迁遵循选择定则：