较高的 振动能级
条件是：
当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与辐 射发生相互作用（振动偶合），而增加它的振动 能，使振动能加激，振幅加大。
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③ 红外吸收条件： ——发生偶极矩变化的振动才能引起 可观测的红外吸收带，这种振动为红 外活性，反之称为非红外活性。
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名称
近红外 （泛频区）
波长/m
0.78~2.5
波数/cm 1 能级跃迁类型
O-H，N-H及C-H 12820~4000 键的倍频吸收
中红外（基本 振动区）
2.5~50
分子中原子的振 4000~200 动及分子转动
远红外 （转动区）
50~300
200~33
.
分子转动，晶格 振动
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② 分子振动能级的跃迁条件：
——只有在吸收外界光的 能量后才能实现。换句话 说，将外界红外光的能量 转移到分子中去才能实现 振动能级的跃迁，而这种 能量的转移是通过偶极矩 的变化来实现的。
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将有偶极矩变化 的振动基团
视为
一个偶极子
具有一定的
振动频率
因此由原来 基态振动
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3、FTIR的核心
是迈克尔逊干涉仪。是由迈克尔逊 （ Michelson） 制 成 的 ， 它 可 精 确 地 控 制 两相干光的光程差，他推断，从干涉仪测 量的干涉条纹中，可能导出某些光谱信息。
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4、适用范围
高分子，石油工业，地学，农业，食品， 生物学，生物化学，医学，无机和配位化学， 半导体材料，法庭科学，环境科学，气象科 学，染织工业 ，日用化工，原子能科学， 质量监控，工业生产等方面。
3. 红外光的能量表示：
——用波数代表（而不用波长或频率）。
当用 cm作为波长单位时，波数定义为波长
的倒数。
即
v
(
cm
1)
=
(
1 cm
)
如 =2.8 m的红外线，它的波数为：
10 4
v = 2 .8
=3.6× 10 3 cm 1
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4. 红外光谱区分类
根据红外线波长，习惯将红外光谱分成三个区域，其中中红 外应用最多。
④ 红外光谱图的产生：
当一定频率 的红外光
照射
分子
该分子中的某个振动频 率和红外光一样
两者产生共振
此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递 给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光， 产生振动跃迁。
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红外光的振动频率
如果
分子中各基团的振 动频率
不符合导致结果 该部分的红 外光不吸收
因此用连续改变频率红外光照射某试样，由于某试样 对不同频率的红外光的吸收不同，使通过试样后的红 外光在一些波长范围内变弱（被吸收），在另一些范 围内则较强（不吸收）。将分子吸收红外光的情况用 仪器记录，就得到该试样的红外吸收光谱图。
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⑤ 分子振动方程
m1
m2
m1 、m2 为小球质量（原子质量）
r→弹簧长度（分子化学键的
伸
缩
伸 长度）
r
谐振子振动示意图
简谐振动：——分子中的原子以平衡点为中心，以 非常小的振幅作周期性的振动。
模型——弹簧带小球的模型
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运用虎克定律：
体系的振动频率 v （以波数表示）可表示如下：
1
v
=
2 c
k
……（1） 分子振动方程式
c 光速： 2.998 1010 cm s
第三代：干涉型红外光谱仪。工作原理和 色散型完全不同，它具有宽的测量范围， 高测量精度和极高的分辨率以及极快的测 量 速 度 。 此 类 的 代 表 是 FTIR（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）。
第四代：激光红外光谱。能量高，单色性 好，具有极高的灵敏度，可调激光既作为 光源又省去了分光部件，此类仪器将成为 今后研究的重要方向。
红外光谱(IR)
Infrared Spectroscopy
主讲人：吴瑛 2008-11-4
.ห้องสมุดไป่ตู้
by 吴瑛
红外光谱原理
红外光谱仪 工作原理
A 基本原理
B 实验部分
IR
C 上机操作
D 期末考试
地点：物化所224
样品制备 软件操作
考核
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前言
1、解决的问题
红外吸收光谱法——是鉴别物质和分析 物质结构的有效手段。已被广泛用于各 种物质的定性鉴别和定量分析，并用于 研究分子间内部的相互作用。
显示不同的极性。极性大小用分子偶极矩μ来
描述：
正负电荷的中心距离
μ=q·d
+q
正负电中心的电荷
.
_q
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∵分子内原子处于在其平衡位置不断振动 的状态，∴d的瞬时值也不断变化，μ也相 应变化即分子有确定的偶极矩变化频率。
HCl
d
H
Cl
+q
_q
H2O
_q
O
d
H
H
+q
+q
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红外光谱的 基本理论
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1. 红外辐射——是波长接近于可见
光但能量比可见光低的电磁辐射，所以 它的名称就是因为其能量低于可见光区 的红外光而取的。
2. 红外光的波长——0.7~500 m
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2、发展历史
第一代： 棱镜式色散型红外光谱仪。它对 温度、湿度敏感，对环境要求苛刻。
第二代： 60年代光栅型色散式红外光谱仪。 这是由于光栅的刻制和复制技术的发展，出 现了光栅代替棱镜。提高了仪器的分辨率， 展宽了测量波段，降低了环境要求。
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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
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5. 红外光谱的产生：
——分子振动能级的跃迁（同时伴随 转动能级的跃迁）而产生的。
①偶极矩变化：任何分子就其整个分子而言，
呈电中性，但因构成分子的各原子因价电子得
失的难易，而出现不同的电负性，分子也因此
k 弹簧的力常数。
即联结原子的化学键的力常数 dyn cm
两个小球（两个原子）的折合质量
= m 1 m 2
m1 m2
……（2）
.
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根据小球的质量和原子量的关系，⑴式改为：
1
v
N2