可见光谱是人的视觉可以感受的光谱。如白光经棱镜或光栅色散后呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫彩带，即为可见连续光谱。在可见区也有线光谱及带状光谱。是整个电磁波谱中极小的一个区域。

整个电磁波谱包括了无线电波、红外线、紫外线以及X射线等。它们的波长不同，其中波长在400~760纳米之间就是一般的可见光。

可见光源

可见光的主要天然光源是太阳，主要人工光源是白炽物体（特别是白炽灯）。它们所发射的可见光谱是连续的。气体放电管也发射可见光，其光谱是分立的。常利用各种气体放电管加滤光片作为单色光源。

人眼可以看见的光的范围受大气层影响。大气层对于大部分的电磁波辐射来讲都是不透明的，只有可见光波段和其他少数如无线电通讯波段等例外。不少其他生物能看见的光波范围跟人类不一样，例如包括蜜蜂在内的一些昆虫能看见紫外线波段，对于寻找花蜜有很大帮助。

光谱中并不能包含所有人眼和脑可以识别的颜色，如棕色、粉红、紫红等，因为它们需要由多种光波混合，以调整红的浓淡。

可见光的波长可以穿透光学窗口，也就是可穿透地球大气层而衰减不多的电磁波范围（蓝光散射的情况较红光为严重，这也正是为何我们看到天空是蓝色的）。人眼对可见光的反应是主观的定义方式（参见CIE），但是大气层的窗口则是用物理量测方式来定义。之所以称为可见光窗口是因为它正好涵盖了人眼可见的光谱。近红外线（NIR）窗口刚好在人眼可见区段之外，中波长红外线（WMIR）和远红外线（LWIR、FIR）则较人眼可见区段较远。

应用

可见光谱成像系统，它包括光源系统、分光系统、图像成像及记录系统、图像分析及处理系统等几个部分，由光学物镜、液晶可调滤光片（LCTF）、CCD照相机、光源和计算机等装置构成，其核心器件是液晶可调滤光片，它的功能类似于一个高质量的带通式干涉滤光镜。随着电控液晶调节方法的采用，解决了通光面内的均匀性、峰值光谱透过率以及带外抑制等问题，体现出精度高、易于实时控制等优点，对光谱成像技术的应用起到了积极的推动作用。

可见光谱成像系统的商业仪器，主要有美国CRI公司的Nuance多光谱成像仪和美国ChemImage公司的Condor高光谱成像系统，该系统光谱工作范围是410nm~720nm，光谱分辨率小于10nm，成像视场约为260mmx250mm，并通过光学元件来增大视场。此外，国内徐晓轩、沈志学等人也设计并研制出了具有结构简单、高空间分辨率和较高光谱分辨率的可见光液晶光谱成像系统。

红外光谱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，又称分子振动光谱或振转光谱。

红外光谱的分区

通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75~2.5μm)、中红外区(2.5~25μm)和远红外区(25~300μm)。一般说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。

由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红外区是研究和应用最多的区域，积累的资料也最多，仪器技术最为成熟。通常所说的红外光谱即指中红外光谱。

应用

红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。

红外吸收峰的位置与强度反映了分子结构上的特点，可以用来鉴别未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸收强度与化学基团的含量有关，可用于进行定量分析和纯度鉴定。另外，在化学反应的机理研究上，红外光谱也发挥了一定的作用。但其应用最广的还是未知化合物的结构鉴定。

红外光谱具有高度的特征性，所以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定已很普遍，并已有几种标准红外光谱汇集成册出版，如《萨特勒标准红外光栅光谱集》收集了十万多个化合物的红外光谱图。近年来又将些这图谱贮存在计算机中，用来对比和检索。

基本原理

在紫外光谱中，波长单位用nm（纳米）表示。紫外光的波长范围是10～380 nm，它分为两个区段。波长在10～200 nm称为远紫外区，这种波长能够被空气中的氮、氧、二氧化碳和水所吸收，因此只能在真空中进行研究工作，故这个区域的吸收光谱称真空紫外，由于技术要求很高，目前在有机化学中用途不大。波长在200～380 nm称为近紫外区，一般的紫外光谱是指这一区域的吸收光谱。波长在400～750 nm范围的称为可见光谱。常用的分光光度计一般包括紫外及可见两部分，波长在200～800 nm（或200～1000 nm）。

分子内部的运动有转动、振动和电子运动，相应状态的能量（状态的本征值）是量子化的，因此分子具有转动能级、振动能级和电子能级。通常，分子处于低能量的基态，从外界吸收能量后，能引起分子能级的跃迁。电子能级的跃迁所需能量最大，大致在1～20 eV（电子伏特）之间。根据量子理论，相邻能级间的能量差ΔE、电磁辐射的频率ν、波长λ符合下面的关系式

ΔE=hν=h×c/λ

式中h是普朗克常量，为6.624×10⁻³⁴J·s=4.136×10⁻¹⁵ eV·s；c是光速，为2. 998×10¹⁰ cm/s。应用该公式可以计算出电子跃迁时吸收光的波长。

许多有机分子中的价电子跃迁，须吸收波长在200～1000 nm范围内的光，恰好落在紫外-可见光区域。因此，紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的，也可以称它为电子光谱。

应用

医药方面

紫外光谱在破析一系列维生素、抗菌素及天然产物的化学结构曾起过重要作用，如维生素A1、维生素A2、维生素B12、维生素B1、青霉素、链霉素、土霉素、萤火虫尾部的发光物质等。

性能检测

光致变色现象是指在光的照射下颜色发生可逆变化的现象，可通过紫外光谱进行测试研究。

光致变色材料作为一类新型功能材料，有着十分广阔的应用前景。例如可以作为光信息存储材料、光开关、光转换器等，这些材料在机械、电子、纺织、国防等领域都大有作为。光致变色涂料、光致变色玻璃、光致变色墨水的研制和开发，具有现实性的应用意义。除了以上的应用，光致变色材料还可以作为自显影感光 胶片、全息摄影材料、防护和装饰材料、印刷版和印刷电路和伪装材料等。

特别要指出的是，光致变色化合物作为可擦重写光存储材料的研究，是近些年来光致变色领域中研究的热点之一。作为可擦写光存储材料的光致变色光存储介质，应满足在半导体激光波长范围具有吸收、非破坏性读出、良好的热稳定性、优良的抗疲劳性和较快的响应速度等条件。

【来源：网络】


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