红外光谱横纵坐标分别是什么

红外光谱横纵坐标分别是什么

红外光谱是一种重要的分析技术，通过测量样品对红外光的吸收情况来揭示样品的化学结构信息。红外光谱图通常由横坐标和纵坐标构成，这两个坐标代表不同的物理量。本文将详细介绍红外光谱图中横纵坐标的含义及其在不同测量技术中的具体表示方式。

红外光谱（Infrared Spectroscopy, IR）是一种分析技术，通过测量样品对红外光的吸收情况来揭示样品的化学结构信息。红外光谱图通常由横坐标和纵坐标构成，这两个坐标代表不同的物理量。

横坐标（X轴）

红外光谱图的横坐标通常表示的是波数（Wavenumber），单位是厘米的倒数（cm^-1）。波数是红外光谱中常用的单位，定义为波长的倒数，即：

[ \text{波数} = \frac{1}{\text{波长}} ]

波数与频率成正比关系，因此较高的波数对应较高的频率。在红外光谱图中，横坐标从右到左通常是从高波数（短波长）到低波数（长波长）的方向排列。典型的红外光谱范围是从4000 cm^-1到400 cm^-1。

纵坐标（Y轴）

红外光谱图的纵坐标可以表示不同的物理量，具体取决于所使用的光谱测量技术。以下是几种常见的纵坐标表示方式：

1. 透射率（Transmittance）：

• 在透射红外光谱中，纵坐标通常表示透射率（T），定义为透过样品后的光强度与入射光强度的比例：

[ T = \frac{I_t}{I_0} ]

• 透射率的取值范围从0到1，表示没有光透过到完全透过的情况。

2. 吸光度（Absorbance）：

• 吸光度（A）是透射率的对数形式，定义为：

[ A = -\log_{10}(T) = \log_{10}\left(\frac{I_0}{I_t}\right) ]

• 吸光度的取值范围理论上可以是任意正值，但在实际测量中通常不超过2左右。

3. 反射率（Reflectance）：

• 在反射红外光谱中，纵坐标可以表示反射率（R），定义为样品表面反射的光强度与参照样品（通常是纯净的参比材料）反射光强度的比例。

4. 吸光度（Absorbance）转换：

• 在衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）中，虽然原始数据记录的是反射率，但通常会将其转换为吸光度的形式进行分析，公式为：

[ A_{\text{ATR}} = -\log_{10}(R) ]

示例说明

• 在透射红外光谱图中，横坐标从右到左表示从高波数到低波数（如4000 cm^-1到400 cm^-1），纵坐标通常表示吸光度（Absorbance），显示了样品在不同波长下的吸收情况。

• 在反射红外光谱图中，横坐标同样表示波数，而纵坐标则表示反射率（Reflectance）或经过转换后的吸光度。

通过分析红外光谱图中的峰值位置、强度和形状，可以得到关于样品化学结构的重要信息。例如，特定的化学键或官能团会在特定的波数范围内表现出明显的吸收峰。这些吸收峰的位置和强度可以帮助鉴定样品中的分子结构。