引入
为什么每种元素燃烧时发出的颜色不同？
为什么太阳光谱里有暗线？
为什么吸收光谱的谱线比发射光谱少？
光谱是光按波长排列的图案。它既是光的“指纹”，也是研究物质结构最直接的工具之一。
正文
定义
光谱是光按波长（或频率）大小顺次排列形成的图案。
按波长分类
可见光谱
可见光波长范围约 –，按波长从长到短依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
红外与紫外
| 区域 | 波长范围 | 特点 |
|---|---|---|
| 红外 | – | 热效应明显，对应分子振动 |
| 紫外 | – | 化学效应强，对应电子跃迁 |
按产生方式分类
发射光谱
物质自身发光形成的光谱。
连续光谱：由白炽的固体、液体或高压气体产生，包含所有波长。例如白炽灯、太阳表面。
线状光谱：由稀薄气体（原子）产生，只有特定波长的亮线。每种元素有独特的线状谱。
吸收光谱
白光通过气体时，气体吸收与其特征谱线波长相同的光，在连续谱中出现暗线。
| 项目 | 发射光谱 | 吸收光谱 |
|---|---|---|
| 背景 | 暗背景 | 连续亮背景 |
| 谱线 | 亮线 | 暗线 |
| 谱线位置 | 相同 | 相同 |
| 谱线数量 | 较多 | 较少 |
吸收光谱的谱线通常少于发射光谱，因为只有从基态出发的跃迁才能吸收（低温气体大部分原子处于基态）。
为什么线状光谱是“元素指纹”
原子能级是分立的，跃迁时吸收或发射的光子能量满足：
不同元素的能级结构不同，所以谱线位置不同。这正是原子光谱能用来鉴定元素的原因。
光谱分析的应用
| 应用 | 原理 |
|---|---|
| 元素鉴定 | 特征谱线位置 |
| 恒星成分分析 | 吸收光谱暗线 |
| 浓度测定 | 谱线强度与浓度相关 |
| 温度测量 | 连续谱峰值位置满足维恩位移定律 |
化学中的光谱
| 光谱类型 | 对应跃迁 | 用途 |
|---|---|---|
| 红外光谱 | 分子振动 | 官能团鉴定 |
| 紫外-可见光谱 | 电子跃迁 | 共轭体系分析 |
| 核磁共振 | 核自旋 | 分子骨架分析 |
| 原子吸收光谱 | 原子电子跃迁 | 金属元素定量 |
常见误区
| 错误说法 | 问题 |
|---|---|
| “吸收光谱和发射光谱谱线位置不同” | 位置相同，只是明暗相反 |
| “连续光谱能鉴定元素” | 连续谱没有特征线 |
| “所有气体都产生线状谱” | 高压气体产生连续谱 |
引出
氢原子光谱的规律如何用玻尔模型解释？见原子光谱。
为什么分子光谱是带状而不是线状？见分子光谱。
光谱线为什么会有宽度和精细结构？