光谱百问 德 Dirk Nather 德克·纳特 、张轩、 化学工业出版社

光谱百问

(德)Dirk Nather(德克·纳特)、张轩、张海蓉 编

开本:16

ISBN：9787122472861

化学工业出版社

内容简介

《光谱百问》是一本涵盖光学理论和实践指导的知识集锦。
本书通过不同的章节，进行各个光谱仪器领域的介绍，如高分辨荧光光谱、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱、瞬态吸收光谱等。在不同的光谱仪器领域的介绍中，既涵盖基础知识点的详细阐述，又包含配置选型和测试方法的建议。
研读《光谱百问》，可系统地解答您在初涉光谱研究时遇到的疑问，如发光、光致发光、荧光和磷光之间的区别，什么是拉曼光谱、什么是瞬态吸收光谱、卡莎法则、量子产率的概念等。在科研测试的工作中，面临的一些困惑，如光致发光的测试中如何选择合适的检测器、如何消除二阶衍射，以及如何避免内滤效应等，本书中也有专业的建议和指导。
本书可以作为高校、科研机构等相关分子光谱仪器使用者的基础理论、日常操作的指导用书；也可供从事分子光谱仪器的测试分析人员、科研人员参考，用以仪器选型以及测试结果分析。

前 言

从著名科学家牛顿在1666年用三棱镜观察到光谱以来，众多科学家从事光谱学方面的研究，并将其应用到更多领域的研究分析工作中。光谱分析是指根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量，其突出优点是灵敏、迅速。作为现代分析化学的一个分支体系，光谱分析不仅在现代科学的研究和发展中发挥着重要的作用，它是一门分析技术，也是一门科学。它为我们揭开自然和生活的神秘面纱，探求分子领域的千万可能，领略微区光影世界的妙不可言。
根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学，从不同的方面提供了物质微观结构的信息。光谱分析按产生光谱的基本微粒的不同，可以分为原子光谱和分子光谱。天美集团旗下英国爱丁堡仪器公司（以下简称EI），在分子光谱领域已经有超过50年的仪器设计、研发和应用经验；在岁月中积淀、在经验中总结；EI的分子光谱研究工作者，将多年的分子光谱分析理论和实践经验，以文字的方式进行表述和总结，给使用光谱仪器进行测试分析的科研同仁一些有价值的参考内容。
本书以EI分子光谱仪器的测试和使用为基础，着重于光谱分析的理论知识和光谱仪器的实践指导；从仪器设计者和实际应用的角度，推荐合适的测试技巧、解决方案以及模块化配置。与其他同类参考书籍相比，本书更倾向于科研前沿的高端光谱分析与应用的介绍。本书主要分为三大章进行编写：第1章主要介绍光学分析和使用光学仪器时涉及的一些基本概念、基础理论；第2章主要介绍分子光谱的测试和分析技术；第3章主要介绍分子光谱仪器操作过程中的测试技巧以及测试实例。每章具体内容的编写大致以荧光、拉曼、紫外-可见、瞬态吸收、红外这几部分依次进行。
本书是在英国爱丁堡仪器公司Dirk N ther（德克·纳特）博士的英文资料基础上，由天美公司总裁张海蓉女士、科研市场部张轩总监协助编写而成的。英文资料的书写和整理由英国爱丁堡仪器公司Dirk N ther（德克·纳特）博士团队的Euan Shaw博士、Stuart Thomson博士和Alison Mcdonald博士完成，天美公司科研市场部刘冉、孙玉琳进行全书的资料统筹和英文翻译工作，科研市场部王晨晨、李朝霞、易阳萍、杨子育参与翻译和校核工作。谨在此对大家的辛勤工作和支持，致以诚挚的谢意！
限于编著者的水平，书中难免存在疏漏之处，敬请读者批评指正。
编著者
2025年1月

目 录

第1章 分子光谱基本概念 001
1.1 发光、光致发光、荧光和磷光 002
1.1.1 什么是发光 002
1.1.2 什么是光致发光 003
1.1.3 什么是荧光和磷光 004
1.2 吸收光谱、激发光谱和发射光谱 007
1.2.1 什么是吸收光谱 007
1.2.2 什么是激发光谱 008
1.2.3 什么是发射光谱 009
1.3 雅布隆斯基能级图 010
1.3.1 雅布隆斯基能级图的由来 010
1.3.2 雅布隆斯基能级图的构成 012
1.4 卡莎法则 015
1.4.1 什么是卡莎法则 015
1.4.2 蒽溶液中的卡莎法则 017
1.4.3 什么是瓦维洛夫规则 019
1.5 热激活延迟荧光 019
1.5.1 什么是OLED 019
1.5.2 什么是OLED中三重态能级 020
1.5.3 什么是TADF机制 021
1.6 上转换发光 022
1.6.1 什么是激发态吸收上转换 023
1.6.2 什么是能量转移上转换 023
1.6.3 什么是光子雪崩上转换 024
1.6.4 什么是三重态-三重态湮灭上转换 025
1.6.5 上转换应用实例：镱铒掺杂氟钇化钠 026
1.7 量子产率 027
1.7.1 什么是量子产率 027
1.7.2 量子产率的由来 029
1.7.3 如何测试量子产率 029
1.8 相对量子产率 031
1.8.1 什么是相对量子产率 031
1.8.2 什么是荧光项 032
1.8.3 什么是吸光度项 032
1.8.4 什么是折射率项 033
1.8.5 对三联苯的相对量子产率的计算 033
1.8.6 相对量子产率的测试建议 036
1.8.7 荧光项的推导过程 036
1.8.8 吸光度项的推导过程 037
1.8.9 折射率项的推导过程 038
1.9 荧光寿命 040
1.9.1 什么是激发态分布 040
1.9.2 什么是单指数衰减 041
1.9.3 什么是多指数衰减 043
1.9.4 什么是非指数衰减 044
1.10 荧光寿命成像 046
1.10.1 什么是FLIM共聚焦显微镜 046
1.10.2 什么是FLIM采集 047
1.10.3 如何进行FLIM分析 048
1.11 斯托克斯位移 049
1.11.1 什么是荧光光谱中的斯托克斯位移 049
1.11.2 什么是拉曼光谱中的斯托克斯位移 054
1.12 光学显微镜 055
1.12.1 什么是正置显微镜与倒置显微镜 055
1.12.2 什么是反射照明与透射照明 056
1.12.3 什么是明场照明与暗场照明 058
1.13 显微镜中的激光光斑尺寸 060
1.13.1 什么是艾里斑 060
1.13.2 光斑与激光波长 062
1.13.3 什么是物镜的数值孔径 063
1.14 显微分辨的瑞利准则 0
1.14.1 什么是点扩散函数 0
1.14.2 什么是分辨率 065
1.14.3 什么是瑞利准则 066
1.14.4 什么是斯派罗准则 067
1.14.5 什么是阿贝准则 068
1.14.6 什么是半峰宽 069
1.15 红外光谱 071
1.15.1 什么是红外光谱 071
1.15.2 红外光谱和拉曼光谱 072
1.15.3 什么是傅里叶变换红外光谱仪 073
1.15.4 红外光谱常用测试方法 075
1.15.5 红外光谱的解析 078
1.16 朗伯-比尔定律 079
1.16.1 什么是透过率和吸光度 079
1.16.2 什么是朗伯-比尔定律 080
1.17 瞬态吸收光谱 082
1.17.1 瞬态吸收的由来 082
1.17.2 什么是时间尺度和闪光光解 083
1.17.3 什么是瞬态吸收光谱 083
1.18 激光诱导荧光光谱 084
1.18.1 激光诱导荧光光谱的由来 085
1.18.2 激光诱导荧光光谱的类型 085
1.18.3 激光诱导荧光光谱解决方案 086
参考文献 088
第2章 分子光谱测试技术 093
2.1 光谱仪 094
2.1.1 光学光谱仪的工作原理 094
2.1.2 光学光谱仪的类型 096
2.1.3 什么是紫外-可见分光光度计 096
2.1.4 什么是荧光光谱仪 098
2.1.5 什么是拉曼光谱仪 098
2.2 荧光测试和仪器