光谱学导论
光谱学是一门重要的交叉学科,主要涉及物理和化学,通过光谱学研究电磁波与物质的相互作用。光是一种由各种波长(或频率)的电磁波叠加而成的电磁辐射。光谱是通过光栅、棱镜、傅里叶变换等手段,将一束电磁辐射的某种性质分析成辐射的各个组成波长对这种性质的贡献的一种图形。例如,吸收光谱可以按照从低到高的波长顺序列出物质在某一波长的吸收程度。随着科技的发展,光谱学涉及的电磁波波段越来越宽,从皮米波长的γ射线,到波长几公里的X射线、紫外线、可见光区、红外线、微波、无线电波,都有其与物质相互作用的特征形式。根据光与物质相互作用的形式,光谱一般可分为吸收光谱、发射光谱、散射光谱等。通过光谱研究,人们可以分析原子和分子的微观和宏观性质,特定化学过程的反应速率,一种物质在空间特定区域的浓度分布等等。人们还可以利用物质的特定组成结构产生具有特殊光学性质的光谱,比如特定频率的激光。光谱学不仅是一门基础科学,也是日常应用中一种重要的定性和定量测量方法,如分析水中各种物质的含量,通过分析血液中蛋白质的含量来预防和监测疾病,利用最佳波段进行光纤通信等。自上世纪中叶发现激光以来,对光的控制达到了一个新的阶段,可以产生具有前所未有的亮度、频率分布和时间分辨率的电磁辐射,打开了非线性光学和非线性光谱学的大门,使光谱学处于一个全新的快速发展时期。