光譜是按照波長（或波數(shù)、頻率）順序排列的電磁輻射。天空的彩虹、自然界的極光等均是人們早期觀察到的光譜，但它們僅是電磁輻射的很小的一部分可見光譜。還有大量的不能被人們直接看到的和感覺到的光譜，如γ射線、x射線、紫外線、紅外線、微波及無線電波等，這些也都是電磁輻射，它們只是頻率或波長不同而已。
電磁輻射實際是一種以巨大速度通過空間而傳播的能量（光量子流），具有波動性和微粒性。
就波動性而言，電磁輻射在空間的傳播具有波的性質(zhì)，如同聲波、水波的傳播一樣，可以用速度、頻率、波長和振幅這樣一些參數(shù)來描述，并且傳播時不用任何介質(zhì)，且易于通過真空。在真空中所有電磁輻射的速度相同，常用光速（c）來表示，c的數(shù)值為：2.99792*103米/秒。
在一定的介質(zhì)中，它們之間的關(guān)系為
δ＝V/C=1/λ
式中：V-------頻率，單位時間內(nèi)的波數(shù)；λ…………波長，為沿波的傳播方向、相鄰兩個波間相位相同的兩點之間的間隔；δ…………波數(shù)，單位長度內(nèi)波長的個數(shù)。C是光速。
就電磁輻射的微粒性來說，每個光量子均有其特征的能量ε，它們與波長或頻率之間的關(guān)系可以用普朗克（Planck）公式表示：
ε＝hv＝h（c/λ） 波長是相鄰間相位相同的兩點之間的間隔
式中：h是普朗克常數(shù)，其值為6.626*10-34 焦耳/秒
2、電磁波譜區(qū)域
電磁輻射按波長順序排列稱磁波譜。他們是物質(zhì)內(nèi)部運動的一種客觀反映，也就是說任一波長的光量子的能量ε與物質(zhì)的內(nèi)能變化△E=E2-E1=ε＝hv＝h（c/λ）
假如已知物質(zhì)由一種狀態(tài)，E2過渡到另一種狀態(tài)E1時，其能量差為△E=E2-E1
便可按照公式計算出相應(yīng)的光量子的波長。下表列出了各輻射區(qū)域、波長范圍及相應(yīng)的能及躍遷類型。
對于成分分析主要應(yīng)用近紫外及可見光區(qū)。
表一 電磁波譜區(qū)域
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輻射區(qū)域 |
波長范圍 |
躍遷類型 |
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γ射線區(qū) |
5－140皮米 |
核能級躍遷 |
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Х射線區(qū) |
0.01－10.0納米 |
內(nèi)層電子能躍遷 |
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遠(yuǎn)紫外區(qū) |
10－200納米 |
原子及分子 |
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近紫外區(qū) |
200－380納米 |
外層電子 |
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可見區(qū) |
380－780納米 |
能級躍遷 |
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近紅外區(qū) |
0.78－3微米 |
分子振動 |
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中紅外區(qū) |
3－30微米 |
能級躍遷 |
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遠(yuǎn)紅外區(qū) |
30－300微米 |
分子轉(zhuǎn)動能級躍遷 |
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微波區(qū) |
0.3毫米－1米 |
電子自旋和核子旋 |
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射頻區(qū) |
1－1000米 |
能級躍遷 |
注：1米＝103毫米＝106微米＝109納米＝1012皮米
3、光譜分析內(nèi)容
光譜分析是根據(jù)物質(zhì)的特征光譜來研究化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和存在狀態(tài)的一類分析領(lǐng)域。可細(xì)分為原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、分子發(fā)射光譜分析、分子吸收光譜分析、X射線熒光光譜分析、紅外和拉曼光譜分析等各類分析方法。
原子發(fā)射光譜分析是根據(jù)試樣物質(zhì)中氣態(tài)原子（或離子）被激發(fā)以后，其外層電子輻射躍遷所發(fā)射的特征輻射能（不同的光譜），來研究物質(zhì)化學(xué)組成的一種方法。常稱為光譜化學(xué)分析，也簡稱為光譜分析。光電光譜分析方法是用光電轉(zhuǎn)換器件進行丈量的發(fā)射光譜分析。在光電光譜分析中，計算機的應(yīng)用已很普遍。
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