今天给朋友们分享一下有关傅里叶红外气体成像探测仪的知识，其中当然也会对傅里叶红外气体分析仪进行一部分的介绍，加入能碰巧解决你现在遇到的困难，不要忘了关注本站，那我们现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、明年是火星年，欧洲宇航局ExoMars计划将如何探测火星生命
• 2、傅里叶红外光谱仪与拉曼光谱仪的区别有哪些
• 3、风云三号D卫星上的“神器”是什么？
• 4、迈克尔逊干涉仪
• 5、说明傅里叶红外光谱仪与色散型红外光谱仪的区别
• 6、傅里叶红外光谱仪能测量二氧化碳，氢气等成分吗

明年是火星年，欧洲宇航局ExoMars计划将如何探测火星生命

欧洲宇航局的ExoMars火星探测是极光探测计划的第一步，由ESA欧洲宇航局和俄罗斯宇航局合作开发，ExoMars计划在2022 年把欧洲的漫游者火星车和俄罗斯的地面平台送到火星表面。俄罗斯宇航局质子火箭将被用来进行发射任务，到达火星需要9个月的旅程。ExoMars的漫游者将漫步火星表面寻找生命迹象，它将使用钻头收集样本，并用新一代仪器进行分析。ExoMars将是第一个结合火星表面移动探测和深度研究能力的任务。

在发射和巡航阶段，欧洲宇航局的一个运载舱将在护罩内运送地面平台和漫游者。在到达火星大气层之后不久，下降舱将与运载火箭分离。在下降阶段，隔热罩将保护有效载荷免受严重的热流影响。降落伞、推进器和阻尼系统将降低速度，允许在火星表面进行受控着陆。

ExoMars计划的科学目标是：

•寻找火星上过去或者现在生命的迹象

•研究浅地下深度的水源，确定有没有水，无论是液态还是其他形态

•调查火星大气中的痕量气体及其来源

上述活动将按照欧洲航天局的行星保护政策进行，该政策符合宇宙空间行星保护建议。ExoMars计划的另一个目标是通过TGO跟踪气体轨道器为火星表面的着陆器提供数据中继服务，直到2022年底。

2.9吨SCC航天器复合材料由意大利泰利斯·阿莱尼亚航天公司根据欧洲宇航局合同研制。俄罗斯宇航局将提供的CM运载模块和2吨DM下降模块，下降模块将携带欧洲宇航局提供的350公斤火星探测器模块。

着陆器是一个用于研究着陆地点火星环境的表面平台。着陆器计划寿命为2个地球年，将包括12个仪器：TSPP4部摄影机，mtk气象套件，rat-m辐射计，maigret磁强计，SAM检波器，劳拉火星测地学仪器，pk尘埃研究仪器，m-dls大气激光光谱仪，微量气体傅里叶光谱仪，mgak火星气体分析组件，adron-em微尘分析光谱仪，湿度及辐射感应器。

ISEM ，ExoMars红外光谱仪

ISEM是一种可以使用铅笔粗细光束探测的红外光谱仪，它将在近红外范围内测量太阳辐射，对ExoMars漫游者附近的地表矿物学进行大致环境评估。该仪器将安装在漫游者的桅杆上，并将与全景相机PanCam、高分辨率相机HRC等科学载荷一起操作。ISEM将研究探测器附近火星表面的矿物学和岩石学组成，并与其他遥感仪器相结合。

科学家对含水矿物特别感兴趣，如层状硅酸盐、硫酸盐、碳酸盐岩等矿物。仪器可以覆盖1.15至3.30之间的光谱范围。ISEM光学头安装在桅杆上，其电子盒位于漫游者体内，另外ISEM的质量为1.74公斤。

ISEM与PanCam高分辨率相机还有广角相机WAC一起安装在漫游者的桅杆上。通过桅杆的平移和倾斜结构，ISEM可以在方位角和仰角上指向特定的方向。在正常操作中，视场为37°x 37°的PanCam和WAC将成像一个大的全景图，而视场为5°x 5°的PanCam HRC将在这个全景图中以高分辨率成像几个目标。

ISEM的主要科学目标是：

•寻找和研究含有氢氧根或水的矿物

•对火星表面最上层矿物和岩石进行地质调查和研究

•识别和绘制着陆地点的任何水蚀迹象的结构

•对选定区域的地表成分进行实时评估，以支持识别和选择最有前景的钻井地点

•在有限的观测周期内，尽可能地研究大气尘埃特性和大气气体的组成变化。

Ma_MISS，火星多光谱地下研究成像仪

Ma_MISS实验是由ExoMars 2022 富兰克林探测车钻机系统承载的可见近红外VNIR小型化光谱仪。Ma_MISS将执行红外光谱反射率在0.4至2.2µm的调查范围，矿物学特征挖掘钻孔壁的深度介于1厘米至2米。仪器狭缝利用钻柱的运动特性，可以对钻柱进行扫描，建立井眼的高光谱图像。Ma_MISS仪器的主要目标是研究火星的地下环境。在ExoMars 2022 着陆点，地下沉积物可能含有并保存着水冰和水化物质，这将有助于我们了解水在火星上的信息。

Ma_MISS光谱范围和取样能力已经仔细选择过了，以便在收集样品之前就地研究矿物和其他物质。Ma_MISS位于ExoMars富兰克林漫游者的钻头内，是与火星表面最接近的仪器。Ma_MISS将成像该钻孔机为研究火星矿物学和岩石形成而形成的井壁。这将为研究地下土壤和岩层提供有价值的资料。与水有关的矿物的分布和状态，这也将有助于描述火星的物理环境。

Ma_MISS可以通过位于钻具上的一和窗口照亮洞的圆柱形壁。它将捕获反射光，分析其光谱，并将孔层学的数据传输到漫游者计算机上，进行进一步的分析并传回地球。

ADRON-RM，中子辐射自主探测器

ADRON-RM是一个俄罗斯项目，被欧洲航天局选定作为联合着陆任务。俄罗斯宇航局设计了一种紧凑的无源中子星光谱仪ADRON-RM，用于研究沿着ExoMars探测器行走路线的水和中子元素。

在探测器上，ADRON-RM将测量火星表面中子通量的空间变异性。该仪器还将对辐射背景的中子成分进行持续监测，并增加我们对火星表面辐射的了解，这将为今后人类前往火星的任务提供信息。

ADRON-RM科学调查的主要目标包括：

•测量固定平台位置和漫游者沿线的体积氢含量分布。

•评估固定平台位置和漫游者导线沿线主要土壤中子吸收元素的体积组成。

•监测自然辐射背景的中子成分，估算来自GCRs宇宙射线和SPEs太阳粒子事件的火星表面中子辐射程度。

ADRON-RM是一个集成模块，其原理和设计来自于NASA 2011年MSL漫游者任务上的DAN中子动态反照率仪器。当年DAN由探测器两侧集成的两个独立单元组成，分别是脉冲中子发生器和探测单元。DAN可以在主动和被动测量模式下工作，在主动模式下，DNA/ PNG脉冲中子发生器产生2µs脉冲高能中子。

CLUPI，特写成像仪

ExoMars火星车搭载的CLUPI是一个功能强大的高分辨率彩色相机，专为近距离观察而设计，另外它在可移动钻机上有很多种角度可以选择。该仪器的科学目标是根据结构和颜色对岩石进行地质特征描述，并寻找潜在的生物特征。CLUPI将通过勘测地质环境，获取岩石的近距离图像，钻孔顶部等数据。

该相机系统将以非常精细的方式拍摄岩石和松散物质的图像，分辨率为几十微米到几厘米不等。这些图像将帮助科学家确定环境，比如水环境、火山环境等等。

CLUPI的另一个非常重要的目标是在岩石上寻找形态生物特征。可能存在于火星上的原始微生物类型非常小，都不到一微米或不超过几微米，但它们的菌集群和生物膜要大得多。这些特征的痕迹可能以碳残留物的形式保存在火星岩石中。CLUPI还是一个成像器，具有从10厘米到无限远的聚焦能力。为了给彩色图像，相机有三层像素，也就是红、绿、蓝。

MOMA，火星有机分子分析仪

搭载在漫游者上的MOMA仪器的目的是分析火星表面和地下沉积物中挥发性和难降解的有机化合物。MOMA必须先挥发有机化合物，这样才能被质谱仪MS检测到。如何挥发有机材料呢？有两种操作模式：分别是蒸发诱导或热化学分解挥发。

MS及其驱动电子设备，以及主要电子设备，是由美国宇航局戈达德太空飞行中心GSFC，密歇根大学空间物理研究实验室和巴特尔工程公司共同开发的。激光驱动电子学是在MPS上建立的，而激光头LH是在汉诺威激光中心LZH设计和建立的。另外，MOMA是ExoMars漫游者中最大的仪器。

MicrOmega影像系统

MicrOmega是一种可见的近红外高光谱显微镜，设计用于研究表征火星样本的结构和组成，这些样本会被放在ExoMars小型分析实验室仪器上。光谱范围大约是0.5至3.65µm，光谱采样范围是0.95至3.65µm。MicrOmega已经可以对大多数矿物成分进行识别。

MicrOmega主要用于在颗粒尺度上识别火星样品的矿物和分子组成。MicrOmega连同刚才提到的MOMA和RLS分光计将对收集到的样品进行特征分析，特别是其中可能含有的有机物。这些仪器的组合数据对于描述火星过去和现在的地质过程、气候和环境，特别是帮助确定碳或水存在的证据，将是至关重要的。

PanCam，全景照相机

PanCam可以和其他科学载荷合作，为该任务建立地表地图地貌背景。PanCam的设计包括一对立体广角相机WACs，每个广角相机都有11个位置的滤光轮和一个高分辨率相机HRC，用于远距离岩石纹理的高分辨率调查。摄像机和电子设备被安置在一个光学实验台上，为漫游者桅杆和行星保护屏障提供机械接口。

PanCam还将支持其他漫游者仪器的科学测量。它将捕捉难以进入的高分辨率地点的图像，比如火山口或岩壁。它还可以监测钻取的样本，然后将样本摄入并在漫游者内压碎进行分析。

RLS，拉曼激光光谱仪

拉曼光谱仪是基于入射单色光物质的非弹性散射而发展起来的一种著名的分析技术，在实验室和工业上有许多应用，但在空间应用的比较少。

ExoMars 2022 的拉曼仪器由三个主要单元组成：耦合到CCD探测器的透射光谱仪，电子盒，包括控制仪器功能的激光器，除此之外具有自聚焦功能的光学头，用于照明和收集被测点的散射光仪器。

拉曼仪器为矿物和生物标志物的最终鉴定和表征提供了强有力的数据。拉曼光谱对任何矿物或有机化合物的组成和结构都很敏感。这种能力提供了火星现存或过去生命特征的直接信息，以及有关火成岩、变质岩的沉积过程。

拉曼还将通过将其光谱信息与其他光谱和成像仪器（如MicrOmega红外光谱仪）相关联来支持科学测量。此外，拉曼仪器能够在几分钟内测量样品，以便释放选定的样品供其他ExoMars仪器（例如MOMA仪器）进一步分析。

WISDOM智慧，水冰地下沉积观测雷达

寻找火星上过去或现在生命存在的证据是ExoMars漫游者任务的主要目标。在哪里可以找到这样的证据呢？很可能是在地下，那里的有机分子不受电离辐射的破坏。

所以智慧探地雷达设计可以提供从3到10米的垂直分辨率（分辨率是3厘米），这取决于风化层的介电性能。这一深度范围对于了解地质演化地层学、地下水的分布和状态至关重要。同时智慧探地雷达也为寻找生命和确定最佳钻探地点提供了重要线索。

智慧雷达将通过探测火星地表上层，提供其浅层地下结构的详细视图。与传统的成像系统或分光仪不同，传统的成像系统或分光仪仅限于研究可见光表面，智慧探地雷达可以提供漫游者所覆盖地形的三维地质背景图。

智慧将利用超高频探地雷达的雷达脉冲（500兆赫到3兆赫的频率范围）远程研究地下结构的性质，绘制地下层图。它将提供高分辨率的测量，垂直分辨率为3厘米，深度为3米，与探测车钻头2米的长度互补。该仪器可以通过安装在漫游者背面的两个小天线收发信号。智能测量将通过确定潜在目标的性质、位置和大小来确定最佳的钻探地点。

其实看到这里大家就明白了，ExoMars无论是什么科学载荷都是围绕着寻找有机物或者火星生命而来的。确实，火星到底有没有生命，这是科学家们也是我们最想探究的问题。除此之外，ExoMars还需要研究浅层地下结构和地表结构，绘制一些专业地图。这样我们可以知道火星表面曾经有没有河流存在的痕迹，也可以明白火星地下水是否存在。

新火星探测时代即将到来，我国的火星探测器，美国宇航局的火星2022 探测器，还有欧洲宇航局和俄罗斯宇航局的ExoMars，都是非常优秀的任务。关切火星环境和火星生命，就是为未来人类的火星任务，甚至是为移居火星做准备。

多年的问题即将揭开，火星将成为继月球以来，人类了解的最深的星球。加油，2022 。

傅里叶红外光谱仪与拉曼光谱仪的区别有哪些

红外光谱与拉曼光谱的比较

相同点

对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。因此，对某一给定的化合物，某些峰的红外吸收波数与拉曼位移完全相同，红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区，两者都反映分子的结构信息。

不同点

（1）红外光谱的入射光及检测光均是红外光，而拉曼光谱的入射光大多数是可见光 ，散射光也是可见光；

（2）红外谱测定的是光的吸收，横坐标用波数或波长表示，而拉曼光谱测定的是光的散射，横坐标是拉曼位移；

（3）两者的产生机理不同。红外吸收是由于振动引起分子偶极矩或电荷分布变化产生的。拉曼散射是由于键上电子云分布产生瞬间变形引起暂时极化，是极化率的改变，产生诱导偶极，当返回基态时发生的散射。散射的同时电子云也恢复原态；

（4）红外光谱用能斯特灯、碳化硅棒或白炽线圈作光源而拉曼光谱仪用激光作光源；

（5）用拉曼光谱分析时，样品不需前处理。而用红外光谱分析样品时，样品要经过前处理，液体样品常用液膜法和液体样品常用液膜法，固体样品可用调糊法，高分子化合物常用薄膜法，体样品的测定可使用窗板间隔为2.5-10 cm的大容量气体池；

（6）红外光谱主要反映分子的官能团，而拉曼光谱主要反映分子的骨架主要用于分析生物大分子；

（7）拉曼光谱和红外光谱可以互相补充，对于具有对称中心的分子来说，具有一互斥规则：与对称中心有对称关系的振动，红外不可见，拉曼可见；与对称中心无对称关系的振动，红外可见，拉曼不可见。

以上引用自中国化工仪器网

风云三号D卫星上的“神器”是什么？

2017年11月15日2时35 分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将“风云三号D”气象卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。

国家卫星气象中心副主任，风云三号极轨气象卫星工程地面应用系统总指挥张鹏介绍，风云三号D设计寿命5年，星上装载了10台套先进的遥感仪器，除了微波温度计、微波湿度计、微波成像仪、空间环境监测仪器包和全球导航卫星掩星探测仪等5台继承性仪器之外，红外高光谱大气探测仪、近红外高光谱温室气体监测仪、广角极光成像仪、电离层光度计为全新研制、首次上星搭载，核心仪器中分辨率光谱成像仪进行了大幅升级改进，性能显著提升。

中分辨率光谱成像仪

风云三号系列卫星的核心仪器之一是中分辨率光谱成像仪。

这台仪器升级改进后可以媲美美国最新发射的联合极轨气象卫星的成像仪器，成为国际上最先进的宽幅成像遥感仪器之一。

据悉，中分辨率光谱成像仪整合了原有风云三号卫星两台成像仪器的功能，是世界上首台能够获取全球250米分辨率红外分裂窗区资料的成像仪器，可以每日无缝隙获取全球250米分辨率真彩色图像，实现云、气溶胶、水汽、陆地表面特性、海洋水色等大气、陆地、海洋参量的高精度定量反演，为我国生态治理与恢复、环境监测与保护提供科学支持，为全球生态环境、灾害监测和气候评估提供中国观测方案。

红外高光谱大气垂直探测仪

这台仪器采用了目前国际上最先进的傅里叶干涉探测技术，可以实现地气系统的高光谱分辨率红外观测，光谱覆盖1370个通道。

据张鹏介绍，相较于原有的风云三号红外分光计，光谱通道数量增加了70倍，光谱分辨率最高达0.625 厘米波数，可以提高大气温度和大气湿度廓线反演精度1倍以上，极大提升对我国中长期数值天气预报的支撑能力，并将天气预报的有效时效延长2-3天。

高光谱温室气体监测仪

高光谱温室气体监测仪是一台可监测全球温室气体浓度的遥感仪器。

“这台仪器大家比较感兴趣，” 张鹏说，这台仪器可以获取二氧化碳、甲烷、一氧化碳等主要温室气体的全球浓度分布和时间变化的信息，提高区域尺度上地表温室气体通量的定量估算，分析和监测全球碳源碳汇，为巴黎气候大会温室气体减排提供科学监测数据。

“去年底我国发射了一颗碳卫星，碳卫星的一项任务就是进行高光谱二氧化碳监测，二氧化碳是全球气温升高的主要参数，所以对全球二氧化碳监测是非常重要的，风云三号D上的高光谱温室气体监测仪可以与碳卫星一起，帮助我们更好地了解全球二氧化碳的空间分布跟时间分布情况。”

广角极光成像仪和电离层光度计

有两台新仪器是与空间环境密切相关，一个叫广角极光成像仪，另一个叫电离层光度计。

广角极光成像仪是全球首台从空间大范围获取极光图像的遥感仪器，在高磁纬地区可以实现极紫外波段、每2 分钟一幅、约130°×130°范围的极光图像，空间分辨率10公里，可以监视极光边界位置、电离层全局图像和沉降电子分布，实现极光强度和范围、极区沉降粒子的现报，进而开展磁暴预报、磁层亚暴预报和极区电离层天气预报。

而电离层光度计通过测量氧气原子和氮气分子的极紫外波段气辉辐射强度，反演夜间电子浓度和白天氧氮比参数，实现电离层状态及变化监测。

张鹏说，这两台仪器提升了保证我国空间基础设施安全的能力，确保国家航天强国战略的实施。

迈克尔逊干涉仪

很努力的在找。。。

给个满意吧。。 迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作，为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量，若观察到干涉条纹移动一条，便是M2的动臂移动量为λ/2，等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。在近代物理和近代计量技术中，如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理，研制出多种专用干涉仪。

。。。。。。。。。。。。。。。。。我就是传说中的分界线。。。。。。。。。。。。。。。。。在一台标准的迈克耳孙干涉仪中从光源到光检测器之间存在有两条光路：一束光被光学分束器（例如一面半透半反镜）反射后入射到上方的平面镜后反射回分束器，之后透射过分束器被光检测器接收；另一束光透射过分束器后入射到右侧的平面镜，之后反射回分束器后再次被反射到光检测器上。注意到两束光在干涉过程中穿过分束器的次数是不同的，从右侧平面镜反射的那束光只穿过一次分束器，而从上方平面镜反射的那束光要经过三次，这会导致两者光程差的变化。对于单色光的干涉而言这无所谓，因为这种差异可以通过调节干涉臂长度来补偿；但对于复色光而言由于在介质中不同色光存在色散，这往往需要在右侧平面镜的路径上加一块和分束器同样材料和厚度的补偿板，从而能够消除由这个因素导致的光程差。

在干涉过程中，如果两束光的光程差是光波长的整数倍（0，1，2……），在光检测器上得到的是相长的干涉信号；如果光程差是半波长的奇数倍（0.5，1.5，2.5……），在光检测器上得到的是相消的干涉信号。当两面平面镜严格垂直时为等倾干涉，其干涉光可以在屏幕上接收为圆环形的等倾条纹；而当两面平面镜不严格垂直时是等厚干涉，可以得到以等厚交线为中心对称的直等厚条纹。在光波的干涉中能量被重新分布，相消干涉位置的光能量被转移到相长干涉的位置，而总能量总保持守恒。

。。。。。。。。。。。。。。。。。。我依旧是分界线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 这个主要是测量钠双线的波长差。

【实验目的】

1.了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构，学习其调节方法。

2．调节观察干涉条纹，测量激光的波长。

3．测量钠双线的波长差。

4．练习用逐差法处理实验数据。

【实验仪器】

迈克尔逊干涉仪，钠灯，针孔屏，毛玻璃屏，多束光纤激光源（HNL

55700）。

【实验原理】

1．迈克尔逊干涉仪

图1是迈克尔逊干涉仪实物图。图2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜，其中M1是固定的；M2由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出。在两臂轴线相交处，有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1，它的第二个平面上镀有半透（半反射）的银膜，以便将入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵，故G1又称为分光板。G2也是平行平面玻璃板，与G1平行放置，厚度和折射率均与G1相同。由于它补偿了光线⑴和⑵因穿越G1次数不同而产生的光程差，故称为补偿板。

从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光⑴经G1反射后向着M2前进，透射光⑵透过G1向着M1前进，这两束光分别在M2、M1上反射后逆着各自的入射方向返回，最后都达到E处。因为这两束光是相干光，因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹。

由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时，如同平面镜反射一样，使M1在M2附近形成M1的虚像M1′，因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见，在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。

当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直)，将观察到环形的等倾干涉条纹。一般情况下，M1和M2形成一空气劈尖，因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)。

2．单色光波长的测定

用波长为λ的单色光照明时，迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差，而由M2和M1反射的两列相干光波的光程差为

Δ＝2dcos

i

(1)

其中i为反射光⑴在平面镜M2上的入射角。对于第k条纹，则有

2dcos

ik＝kλ

(2)

当M2和M1′的间距d逐渐增大时，对任一级干涉条纹，例如k级，必定是以减少cosik的值来满足式(2)的，故该干涉条纹间距向ik变大(cos

ik值变小)的方向移动，即向外扩展。这时，观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”，且每当间距d增加λ/2时，就有一个条纹涌出。反之，当间距由大逐渐变小时，最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心，且每陷入一个条纹，间距的改变亦为λ/2。

因此，当M2镜移动时，若有N个条纹陷入中心，则表明M2相对于M1移近了

Δd＝N

(3)

反之，若有N个条纹从中心涌出来时，则表明M2相对于M1移远了同样的距离。

如果精确地测出M2移动的距离Δd，则可由式(3)计算出入射光波的波长。

3．测量钠光的双线波长差Δλ

钠光2条强谱线的波长分别为λ1＝589.0

nm和λ2＝589.6

nm，移动M2，当光程差满足两列光波⑴和⑵的光程差恰为λ1的整数倍，而同时又为λ2的半整数倍，即

Δk1λ1＝(k2＋)λ2

这时λ1光波生成亮环的地方，恰好是λ2光波生成暗环的地方。如果两列光波的强度相等，则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)。那么干涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为

ΔL＝kλ1＝(k＋1)λ2

(k为一较大整数)

由此得

λ1－λ2＝＝

于是

Δλ=λ1－λ2＝＝

式中λ为λ1、λ2的平均波长。

对于视场中心来说，设M2镜在相继2次视见度为零时移动距离为Δd，则光程差的变化ΔL应等于2Δd，所以

Δλ＝

(4)

对钠光＝589.3

nm，如果测出在相继2次视见度最小时，M2镜移动的距离Δd

,就可以由式(4)求得钠光D双线的波长差。

4.点光源的非定域干涉现象

激光器发出的光，经凸透镜L后会聚S点。S点可看做一点光源，经G1(G1未画)、M1、M2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉。因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干，所以观察屏E放在不同位置上，则可看到不同形状的干涉条纹，故称为非定域干涉。当E垂直于轴线时(见图3)，调整M1和M2的方位也可观察到等倾、等厚干涉条纹，其干涉条纹的形成和特点与用钠光照明情况相同，此处不再赘述。

【实验内容与步骤】

1．观察扩展光源的等倾干涉条纹并测波长

①点燃钠光灯，使之与分光板G1等高并且位于沿分光板和M1镜的中心线上，转动粗调手轮，使M1镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等(拖板上的标志线在主尺32

cm

位置)。

②在光源与分光板G1之间插入针孔板，用眼睛透过G1直视M2镜，可看到2组针孔像。细心调节M1镜后面的

3

个调节螺钉，使

2

组针孔像重合，如果难以重合，可略微调节一下M2镜后的3个螺钉。当2组针孔像完全重合时，就可去掉针孔板，换上毛玻璃，将看到有明暗相间的干涉圆环，若干涉环模糊，可轻轻转动粗调手轮，使M2镜移动一下位置，干涉环就会出现。

③再仔细调节M1镜的2个拉簧螺丝，直到把干涉环中心调到视场中央，并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动，但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象，这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。

④测钠光D双线的平均波长。先调仪器零点，方法是：将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调手轮，让读数窗口基准线对准某一刻度，使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合。

⑤始终沿原调零方向，细心转动微调手轮，观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时，M1镜位置，连续记录6次。

⑥根据式(5-8)，用逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进行比较。

2．观察等厚干涉和白光干涉条纹

①在等倾干涉基础上，移动M2镜，使干涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M1′接近重合。细心调节水平式垂直拉簧螺丝，使M2与M1′有一很小夹角，视场中便出现等厚干涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点。

②用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭)，细心缓慢地旋转微动手轮，M2与M1′达到“零程”时，在M2与M1′的交线附近就会出现彩色条纹。此时可挡住钠光，再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜色分布。

3．测定钠光D双线的波长差

①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。

②移动M2镜，使视场中心的视见度最小，记录M2镜的位置；沿原方向继续移动M2镜，使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小，再记录M2镜位置，连续测出6个视见度最小时M2镜位置。

③用逐差法求Δd的平均值，计算D双线的波长差。

4．点光源非定域干涉现象观察

方法步骤自拟。

迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器，使用时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表面；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使身体部位离开实验台面，以防震动。

说明傅里叶红外光谱仪与色散型红外光谱仪的区别

红外光谱[1]（infrared spectra），以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。按红外射线的波长范围，可粗略地分为近红外光谱（波段为0.8～2.5微米）、中红外光谱（2.5～25微米）和远红外光谱（25～1000微米）。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。

量子场论或量子电动力学可以正确地描述和解释红外射线（一种电磁辐射）与物质的相互作用。若采用半经典的理论处理方法，即对组成物质的分子和原子作为量子力学体系来处理，辐射场作为一种经典物理中的电磁波并忽略其光子的特征，则分子红外光谱是由分子不停地作振动和转动而产生的。分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动模式。当孤立分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动。含N个原子的分子应有3N－6个简正振动方式；如果是线性分子，只有3N－5个简正振动方式。图中示出非线性3原子分子仅有的3种简正振动模式。分子的转动指的是分子绕质心进行的运动。分子振动和转动的能量不是连续的，而是量子化的。当分子由一种振动（或转动）状态跃迁至另一种振动（或转动）状态时，就要吸收或发射与其能级差相应的光。

研究红外光谱的方法主要是吸收光谱法。使用的光谱有两种类型。一种是单通道或多通道测量的棱镜或光栅色散型光谱仪，另一种是利用双光束干涉原理并进行干涉图的傅里叶变换数学处理的非色散型的傅里叶变换红外光谱仪。

红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定等，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。

红外识谱歌

红外可分远中近，中红特征指纹区，

1300来分界，注意横轴划分异。

看图要知红外仪，弄清物态液固气。

样品来源制样法，物化性能多联系。

识图先学饱和烃，三千以下看峰形。

2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。

1470碳氢弯，1380甲基显。

二个甲基同一碳，1380分二半。

面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。

烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。

末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。

化合物，又键偏，～1650会出现。

烯氢面外易变形，1000以下有强峰。

910端基氢，再有一氢990。

顺式二氢690，反式移至970；

单氢出峰820，干扰顺式难确定。

炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。

三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。

芳烃呼吸很特征，1600～1430。

1650～2000，取代方式区分明。

900～650，面外弯曲定芳氢。

五氢吸收有两峰，700和750；

四氢只有750，二氢相邻830；

间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢

醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。

C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。

1050伯醇显，1100乃是仲，

1150叔醇在，1230才是酚。

1110醚链伸，注意排除酯酸醇。

若与π键紧相连，二个吸收要看准，

1050对称峰，1250反对称。

苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。

次甲基二氧连苯环，930处有强峰，

环氧乙烷有三峰，1260环振动，

九百上下反对称，八百左右最特征。

缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。

酸酐也有C－O键，开链环酐有区别，

开链强宽一千一，环酐移至1250。

羰基伸展一千七，2720定醛基。

吸电效应波数高，共轭则向低频移。

张力促使振动快，环外双键可类比。

二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽，

920，钝峰显，羧基可定二聚酸、

酸酐千八来偶合，双峰60严相隔，

链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。

羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰，

1600反对称，1400对称峰。

1740酯羰基，何酸可看碳氧展。

1180甲酸酯，1190是丙酸，

1220乙酸酯，1250芳香酸。

1600兔耳峰，常为邻苯二甲酸。

氮氢伸展三千四，每氢一峰很分明。

羰基伸展酰胺I，1660有强峰；

N－H变形酰胺II，1600分伯仲。

伯胺频高易重叠，仲酰固态1550；

碳氮伸展酰胺III，1400强峰显。

胺尖常有干扰见，N－H伸展三千三，

叔胺无峰仲胺单，伯胺双峰小而尖。

1600碳氢弯，芳香仲胺千五偏。

八百左右面内摇，确定最好变成盐。

伸展弯曲互靠近，伯胺盐三千强峰宽，

仲胺盐、叔胺盐，2700上下可分辨，

亚胺盐，更可怜，2000左右才可见。

硝基伸缩吸收大，相连基团可弄清。

1350、1500，分为对称反对称。

氨基酸，成内盐，3100～2100峰形宽。

1600、1400酸根展，1630、1510碳氢弯。

盐酸盐，羧基显，钠盐蛋白三千三。

矿物组成杂而乱，振动光谱远红端。

钝盐类，较简单，吸收峰，少而宽。

注意羟基水和铵，先记几种普通盐。

1100是硫酸根，1380硝酸盐，

1450碳酸根，一千左右看磷酸。

硅酸盐，一峰宽，1000真壮观。

勤学苦练多实践，红外识谱不算难。

红外光谱发展史

雨后天空出现的彩虹，是人类经常观测到的自然光谱。而真正意义上对光谱的研究是从英国科学家牛顿(Newton) 开始的。1666 年牛顿证明一束白光可分为一系列不同颜色的可见光，而这一系列的光投影到一个屏幕上出现了一条从紫色到红色的光带。牛顿导入“光谱”（spectrum）一词来描述这一现象。牛顿的研究是光谱科学开端的标志。

从牛顿之后人类对光的认识逐渐从可见光区扩展到红外和紫外区。1800 年英国科学家W. Herschel 将来自太阳的辐射构成一副与牛顿大致相同的光谱，然后将一支温度计通过不同颜色的光，并且用另外一支不在光谱中的温度计作为参考。他发现当温度计从光谱的紫色末端向红色末端移动时，温度计的读数逐渐上升。特别令人吃惊的是当温度计移动到红色末端之外的区域时，温度计上的读数达到最高。这个试验的结果有两重含义，首先是可见光区域红色末端之外还有看不见的其他辐射区域存在，其次是这种辐射能够产生热。由于这种射线存在的区域在可见光区末端以外而被称为红外线。（1801 年德国科学家J.W. Ritter 考察太阳光谱的另外一端，即紫色端时发现超出紫色端的区域内有某种能量存在并且能使AgCl 产生化学反应，该试验导致了紫外线的发现。

1881年Abney 和Festing 第一次将红外线用于分子结构的研究。他们Hilger光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收光谱。由于这种仪器检测器的限制，所能够记录下的光谱波长范围十分有限。随后的重大突破是测辐射热仪的发明。1880年天文学家Langley在研究太阳和其他星球发出的热辐射时发明一种检测装置。该装置由一根细导线和一个线圈相连，当热辐射抵达导线时能够引起导线电阻非常微小的变化。而这种变化的大小与抵达辐射的大小成正比。这就是测辐射热仪的核心部分。用该仪器突破了照相的限制，能够在更宽的波长范围检测分子的红外光谱。采用NaCl作棱镜和测辐射热仪作检测器，瑞典科学家Angstrem第一次记录了分子的基本振动（从基态到第一激发态）频率。1889年Angstrem首次证实尽管CO和CO2都是由碳原子和氧原子组成，但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱图。这个试验最根本的意义在于它表明了红外吸收产生的根源是分子而不是原子。而整个分子光谱学科就是建立在这个基础上的。不久Julius发表了20个有机液体的红外光谱图，并且将在3000cm-1的吸收带指认为甲基的特征吸收峰。这是科学家们第一次将分子的结构特征和光谱吸收峰的位置直接联系起来。图1是液体水和重水部分红外光谱图，主要为近红外部分。图中可观察到水分子在739和970nm处有吸收峰存在，这些峰都处在可见光区红色一端之外。由于氢键作用，液体水的红外光谱图比气态水的谱图要复杂得多。

红外光谱仪的研制可追溯的20 世纪初期。1908 年Coblentz 制备和应用了用氯化钠晶体为棱镜的红外光谱议；1910 年Wood 和Trowbridge6 研制了小阶梯光栅红外光谱议；1918 年Sleator 和Randall 研制出高分辨仪器。20 世纪40 年代开始研究双光束红外光谱议。1950 年由美国PE 公司开始商业化生产名为Perkin-Elmer 21 的双光束红外光谱议。与单光束光谱仪相比，双光束红外光谱议不需要由经过专门训练的光谱学家进行操作，能够很快的得到光谱图。因此Perkin-Elmer 21 很快在美国畅销。Perkin-Elmer 21 的问世大大的促进了红外光谱仪的普及。

现代红外光谱议是以傅立叶变换为基础的仪器。该类仪器不用棱镜或者光栅分光，而是用干涉仪得到干涉图，采用傅立叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为变量的光谱图。傅立叶红外光谱仪的产生是一次革命性的飞跃。与传统的仪器相比，傅立叶红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等特点。更重要的是傅立叶变换催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等。这些新技术大大的拓宽了红外的应用领域，使得红外技术的发展产生了质的飞跃。如果采用分光的办法，这些技术是不可能实现的。这些技术的产生，大大的拓宽了红外技术的应用领域。 是用红外成像技术得到的地球表面温度分布和地球大气层中水蒸气含量图。没有傅立叶变换技术，不可能得到这样的图像。图1.2 Perkin-Elmer 21 双光束红外光谱议。该仪器是由美国Perkin-Elmer 公司1950 开始制造，是最早期商业化生产的双光束红外光谱议。

红外光谱的理论解释是建立在量子力学和群论的基础上的。1900 年普朗克在研究黑体辐射问题时，给出了著名的Plank 常数h, 表示能量的不连续性。量子力学从此走上历史舞台。1911 年W Nernst 指出分子振动和转动的运动形态的不连续性是量子理论的必然结果。1912 年丹麦物理化学家Niels Bjerrum 提出HCl 分子的振动是带负电的Cl 原子核带正电的H 原子之间的相对位移。分子的能量由平动、转动和振动组成，并且转动能量量子化的理论，该理论被称为旧量子理论或者半经典量子理论。后来矩阵、群论等数学和物理方法被应用于分子光谱理论。随着现代科学的不断发展，分子光谱的理论也在不断的发展和完善。分子光谱理论和应用的研究还在发展之中。多维分子光谱的理论和应用就是研究方向之一。

傅里叶红外光谱仪能测量二氧化碳，氢气等成分吗

氢气红外检测不出，可以先用样品袋收集，然后以考虑GC-TCD，能定量定性，很简单的，也很容易。

一氧化碳，二氧化碳，丙烯，甲烷，氧气等之类的，当然可以用也可以用GC-TCD定性定量。一氧化碳，丙烯，甲烷等还可以考虑GC-Fid, FID的精度比TCD还高得多。

你说的气体红外，也是可以的，但不能检测出氢气和氧气。一氧化碳，二氧化碳都有很明显的峰可以直接鉴定，甲烷丙烯等如果你的产物里有的话，也能检测出其对应的特有官能团，如丙烯的碳碳双键，甲烷的碳氢震动峰等。但是，红外一般用来定性，定量的话不是很靠谱，至少我认为不靠谱。

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