光谱学和光谱法之间的区别是什么？
发布时间：2023-04-04 00:00:00.000Z
光谱学和光谱法是经常互换使用的术语，但它们的确切含义有一些微妙的差别。国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的金书--"化学术语汇编"--将光谱学定义为 "通过物理系统与之相互作用或产生的电磁辐射对其进行研究"。
然而，IUPAC金书对光谱学的定义如下： '光谱学是对这种辐射的测量，作为获取系统及其组成部分信息的一种手段'1
被称为光谱学的技术的例子包括光学、红外、核磁共振（NMR）和拉曼。这些，以及其他无数的光谱技术，是以不同的方式使用电磁辐射来了解分子或材料系统的新情况。
最广为人知的 "光谱法 "的例子之一可能是质谱法。质谱法是一种通常使用电离源来产生离子并测量质量与电荷比的方法。质谱法之所以被称为光谱法而不是光谱法，是因为它是一种分析技术，利用碎片模式来分析分子，而不是直接测量分子与电磁辐射的相互作用。
最常见的光谱学类型是基于吸收或发射的方法。在吸收法中，入射辐射通过样品后强度的变化被用来了解分子或材料的电子、振动或旋转结构。
在发射方法中，样品被辐照，发射出的光子或其他粒子被用来恢复类似的信息类型。对于某些应用，如开发像发光二极管这样的光电设备，发射过程的量子产率也可能对应用有直接的意义。
光谱仪
恢复光谱学中的大量信息需要对样品进行测量，这通常涉及某种类型的光谱仪。
一般的光谱仪是指在规定范围内测量物理特性变化的任何设备。
在标准扫描紫外-可见光谱仪的例子中，这将涉及测量样品吸收的变化，同时入射波长在电磁波谱的可见和紫外部分变化。
吸收的变化由一个记录入射光线强度变化的探测器来测量，这些信息可以用来重建吸收光谱，从而提供样品的有用信息，如HOMO-LUMO分离，这是光电材料的一个关键参数，以及关于溶质-溶剂相互作用和分子电子结构的信息。
光谱仪的设计与众多类型的光谱技术一样多样化。例如，紫外-可见吸收光谱可以用单色光束和通过扫描光栅的位置来改变哪种波长的光通过狭缝来进行。
另外，一个宽带激励源可以与色散光谱仪和阵列检测器后取样一起使用，在一次测量或拍摄中记录吸收光谱的范围。分散光谱仪需要更昂贵的检测器，但在有合适的宽带光源的波长区域，可以大大加快记录光谱的速度，而且没有移动部件。
经常使用的检测器类型取决于检测的是光子还是带电粒子，也取决于实验是在电磁波谱的哪个区域进行的。
带电粒子检测和光谱仪通常使用电磁场来提取和控制带电粒子从产生它们的互动区域的轨迹。磷屏和多通道板或通道电子倍增器是这类实验的常见检测技术的例子。
由于缺乏可用的检测技术来建造光谱仪，某些类型的光谱学发展相对不足。例如，由于检测技术的发展使新类型的实验成为可能，以及围绕检测器成本和尺寸的实际问题，太赫兹光谱学已经成为一种更广泛使用的方法。
光谱学的重要性
光谱学和光谱法现在是必不可少的工具，既是分析科学中定量和定性测量的主力军，也是基础科学的重要工具。光谱学在发展对量子力学的基本理解和为许多假设的理论提供证据方面一直是关键。
光谱学和量子力学的相互依存关系导致光谱学被描述为 "应用量子力学 "4。量子力学对于描述光谱学中的许多观察结果，帮助开发新方法，以及研究哪些技术可能有助于探索分子特性的某些方面是必要的。
光谱仪的发展使新的光谱学成为可能，随着对更多光驱动技术的推动，这些工具和方法只会变得越来越重要。
总而言之，光谱学是研究光和物质之间的相互作用，而光谱学是指测量过程本身。
参考信息
- IUPAC (2022) Gold Book, https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05848, accessed June 2022
- Pena-pereira, F., Costas-mora, I., Romero, V., & Lavilla, I. (2011). Advances in miniaturized UV-Vis spectrometric systems. Trends in Analytical Chemistry, 30(10), 1637–1648. https://doi.org/10.1016/j.trac.2011.04.018
- Sizov, F. (2018). Terahertz radiation detectors: the state-of-art. Semiconductor Science and Technology, 33, 123001. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6641/aae473
- Ball, D. W. (2007) Spectroscopy is Applied Quantum Mechanics, https://www.spectroscopyonline.com/view/spectroscopy-applied-quantum-mechanics-part-i-need-quantum-mechanics, accessed June 2022
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