典型地物反射波谱测量与特征分析报告
典型地物反射波谱测量与特征分析
一、实验目的与要求
1.实验意义：
（1）对光谱测量仪器的认识： ASD野外光谱分析仪 FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。 FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。
（2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。不同的地理位置，海拔高度不同。时间、季节的变化。地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。
2.实验目的：
（1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。
（2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法
1.实验内容
（1）典型地物反射波谱测量
选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外波段（0.4-2.5微米）的反射光谱曲线。
地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。
（2）地物波谱特征分析
a)标准波谱库浏览
b)波谱库创建
c)高光谱地物识别
从标准波谱库选择端元进行地物识别
自定义端元进行地物识别
2.实验方法
（1）ASD光谱仪简介
FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。整台仪器重量7.2公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm的512像元NMOS硅光电二极管阵列, 以及两个用于1000-2500nm的单独的热电制冷的铟-镓-砷光电探测器。便携式光谱仪是“我国典型地物标准波谱数据库”获取光谱数据的主要设备。
基本技术参数：
线性度：+/-1%
波长精度：+/- 1nm@700nm
波长重复性：在校准温度的+/- 10°C范围内优于+/- 0.3nm.
光谱分辨率: 3nm @700nm, 10nm @ 1400nm and 2100nm.
采样间隔: 在350-1000nm范围内为1.4nm，在1000-2500nm范围内为2nm
扫描时间：固定的扫描时间为0.1秒, 光谱平均最多可达31,800次
等效辐射噪声): UV/VNIR(紫外到近红外) 1.4 x 10-9 W/cm2/nm/sr@700nm
NIR(近红外) 2.4 x 10-9 W/cm2/nm/sr@1400nm
NIR (近红外) 8.8 x 10-9 W/cm2/nm/sr@2100nm
图1 FieldSpec Pro型光谱仪
（2）光谱分析方法
分波段分析典型地物光谱差异。描述在可见光波段、近红外波段的各种地物波普特征。
三、实验设备与材料
1.实验设备
（1）硬件：ASD光谱仪；手提电脑；白板；GPS；数码相机。
（2）软件：ENVI Classic，ASD光谱仪配套软件（RS3和 View SpecPro Graph）
2.实验材料
（1）在学校校园内选择各种典型地物类型进行测量即可。
（2）实验前已测量好的各类数据（在野外实验无法安排时，可以直接给学生提供提前测量好的各类地物光谱数据，用于地物光谱特征分析。）
3.工作要求
（1）天气情况：
地面能见度：晴朗，地面能见度不小于 10km，
云量要求：太阳周围 90°立体角范围内淡积云量小于 2%，无卷云或浓积云等，
风力要求：无风或微风（测量时间风力小于 4级，对植物测量时风力最好小于 3级）测量时间：为保持太阳高度角大于 45度，且由于北京地区处于中纬度地区，所以测量时间应在北京时间 10:00~14:00之间，冬季对于测量时间应该更加严格一些。另外，测量速度应该满足<=1min/组。
（2）测量情况：
为减少反射光对观测目标的影响，观测人员应着深色服装，观测时面对太阳站立与目标区后方，观测时保持探头垂直向下，使得机载成像光谱仪观测方向保持一致，注意观测目标的二项反射影响。记录人员应站在观测人员身后，并避免在目标区周围走动。对于记录人员，在输出光谱数据设置项中，每条光谱的平均采样次数应不少于 10，测定暗电流的平均采样次数不少于 20次。每隔 20分钟要重新对标准白板进行测量校正，以持测量数据的准确性。此次实验能够测得波谱范围为： 350~1050nm之间（可见光和近红外波段）
四、实验步骤
1．地物波谱测定
1)光谱仪、计算机充电：
光谱仪电量不足时红灯闪亮，表现为和计算机的测量软件链接中断，但不会立马断电；
充满电后绿灯闪亮；
如果黄灯闪亮则说明过热，测量中若起初曲线噪声小，使用段时间后近红外波段波动很大，若测量环境未有大的变化，可以关掉软件，休息片刻再测。
2)安装好适当的镜头（视场角有25°裸光纤，10°和25°）或其他附件（如GPS、余
弦接收器等），准备好白板（Baco3白板25*25cm）。
两盏卤素灯位于探头两侧，且与探头在一条直线上，关灯，保证聚焦状态光斑在探头下。
白板若不干净，则影响定标，用蒸馏水泡，600*600及其以上的砂纸擦洗阴干；
使用高密度反射探头时注意不要让尖锐物体表面划伤，磕破镜面；
打开光谱仪电源，预热。反射率采集预热10分钟足够。
3)再打开计算机，并启动RS3软件（室外采光条件好用黑白的，室内用彩色的）。
开始自动链接，连接好了会显示connected.
4)在软件上选择相应的视场角角度，并调整光谱平均，暗电流平均和白板采集平均次
数。Control/ adjust configuration
5)在软件中选择需要储存数据的路径、名称、起始条数、采集条数和采样时间间隔。
Control/spectrum save
6)反射率测量：
探头对准白板，点击Opt优化（白板必须充满探头视场。每隔10-15分钟重新优化一次对于照明条件的改变造成的干扰是有好处的，机器启动初期，并且每隔3-5分钟采集一次暗电流）；
镜头对准白板，点击WR采集参比光谱。此时，软件自动进入反射率测量状态；
撤走白板，保证整个视场范围在样品中，按空格键采集目标反射光谱；
测量过程中出现饱和状况需要重新优化。
7)测量时间：若采集的光谱要用于高光谱图像的数据定标或解译，则使用时要与得到
遥感影像的照明条件相似，建议在卫星过境或者机载传感器采集数据同时测定高光谱。
8)测量完成后先关闭计算机，再关闭光谱仪。
2．地物波谱特征分析
2.1 标准波谱库浏览
ENVI自带多种标准波谱库，包括建立在JPL波谱库基础上的，从0.4~2.5μm三种不同粒径160种"纯"矿物的波谱。美国USGS从0.4~2.5μm包括近500种典型的矿物和一些植被波谱。来自Johns Hopkins University（JHU）的波谱包含0.4~14μm。IGCP246波谱库有5部分组成，通过对26个优质样品用5个不同的波谱仪测量获得。植被波谱库由Chris Elvidge 提供，范围是0.4~2.5μm。ENVI 5.1波谱库中新增了2443种Aster的波谱文件，同时对应的波谱工具也有了很大的该进，用户可直观地看到每一种波谱库中的文件个数，以及更为方便的查看每一种波谱文件的波谱曲线。
ENVI的波谱库文件存放在HOME\ Program
Files\Exelis\ENVI51\classic\spec_lib。
启动ENVI 5.1，主菜单 > Display > Spectral Library View，在对话框中显示的就是ENVI自带的波谱库文件；
图：ENVI自带波谱库文件
（1）选择打开Veg_lib（99）中的几个植被波谱文件；
在vegetation波谱库中选择6种不同植被的波谱曲线，在下图可以看到起对应的波谱曲线，以及波谱文件的属性信息，包括常规信息和曲线信息。
图：不同植被波谱曲线
（2）波谱曲线显示窗口中的功能；
在波谱曲线窗口中可以看到4个部分的内容：
?导入文件（Import）
图：导入数据方式
此功能可以导入两种格式的文件，包括ASCII及波谱库形式存在的文件。
?导出文件（Export）
图：导出数据方式
导出波谱文件的格式可以分类4大类：
?常见数据格式——ASCII与波谱库文件；
?Image、PDF及Postscript输出格式；
?复制波谱曲线；
?直接打印曲线或在PowerPoint中展示；
?选项工具（Options）
图：选项功能
选项工具中有三个功能：
?打开新的Plot窗口——自由拖拽收集的地物波谱；
?波谱曲线上显示十字丝——一直保持十字丝可见，显示波谱显现十字丝节点含义；
?添加波谱图例——不同颜色的波谱曲线代表什么样的地物，更直观方便；
?波谱曲线X、Y轴代表含义
X轴代表：
?Wavelength：（默认显示）影像波长；
?Index：波段i，i代表影像具有i个波段；
?Wavenumber: 波数，即1/wavelength ，波数与波长成反比关系，波长越小，波数就越大。
Y轴代表：
?Data Value：（默认显示）影像原始值；
?包络线去除Continuum Removed：绘制数据与连续删除。连续的是，套在光谱的顶部的凸包。它分为原始数据值，以产生连续取出的值。在连续
使用中的绘制曲线中所显示的第一和最后一个数据点计算的，所以只对
已缩放的图形，在连续的基础上所显示的数据来计算范围。
?Binary Encoding：二进制编码，重新生成0与1的波频曲线。
图：导出PNG格式的波谱曲线
（3）波谱曲线属性显示窗口
?：同一窗口中显示多个地类的波谱曲线不予重叠显示；
?：恢复原始数值范围曲线显示；
?：点击此功能显示或者隐藏Plot Key与曲线属性；
?：移除选中的一个曲线数据；
?：移除全部的曲线数据；
?：如果曲线节点有异常可以通过此工具进行编辑修订；
2.2 波谱库创建
ENVI可以从波谱源中构建波谱库，波谱来源包括：ASCII文件，由ASD
波谱仪获取的波谱文件，标准波谱库，感兴趣区/矢量区域平均波谱曲线，波谱剖面和曲线等。
下面介绍波谱库建立的操作步骤：
第一步：输入波长范围
（1）在ENVI中，选择Toolbox/Spectral/Spectral Libraries/Spectral Library Builder。打开Spectral Library Builder对话框。
（2）为波谱库选择波长范围和FWHM值，有三个选项：
?"Data File" (ENVI图像文件) ：波长和FWHM值（若存在）从选择文件的头文件中读取
?"ASCII File"：波长值与FWHM值的列的文本文件
?"First Input Spectrum"：以第一次输入波谱曲线的波长信息为准
选择"First Input Spectrum"，单击ok，打开Spectral Library Builder 面板。
图：Spectral Library Builder对话框
第二步：波谱收集
在Spectral Library Builder面板中，可以从各种数据源中收集波谱，见下表。所有收集的波谱被自动重采样到选择的波长空间。
表2.1波谱收集方法说明
?收集图像上某个像元的波谱：
（1）选择Display>Profile>Spectral，在Spectral Profile对话框中，显示当前鼠标点的剖面曲线。找到要收集的像元，鼠标选中，该像元的波谱曲线显示（2）回到Spectral Library Builder面板中，选择Import >From Plot Windows，将所收集的波谱选中导入。
（3）导入的波谱显示在列表中，在波谱名称（Spectrum Name）字段对应的记录双击鼠标以修改波谱名称。同样的方法可以修改颜色（Color）字段的信息。
图：Import from Plot Windows面板
这种方法是从图像上获取单个点的波谱曲线，也可以获取某个区域的平均波谱曲线，如ROI文件或者矢量文件。
?收集ROI或矢量文件范围的平均波谱
（1）在ENVI主菜单中，选择File>Open，打开"ROI\CupriteMineralROIs.xml"感兴趣样本文件。
（2）回到Spectral Library Builder面板中，选择Import >from ROI/EVF from input file，选择高光谱文件CupriteReflectance.dat作为波谱来源。
图：Spectral Library Builder面板
（3）选中某一类感兴趣区，如方解石Calcite，点击Plot，绘制该感兴趣区的平均光谱曲线。
图：方解石Calcite的平均光谱曲线
第三步：保存波谱库
（1）Spectral Library Builder面板中，点击Select All，将样本全部选中；
（2）Spectral Library Builder面板中，选择File>Save Spectra As>Spectral Library，打开Output Spectral Library面板；
（3）在Output Spectral Library面板中，可以输入以下参数：
?Z剖面范围（Z Plot Range）:空白（Y轴的范围，根据波谱值自动调节）
?X轴标题（X Axis Title）：波长
?Y轴标题（Y Axis Title）：反射率
?反射率缩放系数（Reflectance Scale Factor）：空白
?波长单位（Wavelength Units）：Nanometers
?X值缩放系数（X Scale Factor）：1
?Y值缩放系数（Y Scale Factor）：1
（4）选择输入路径及文件名，单击OK保存波谱库文件。
图：保存波谱库参数设置面板
从ASD波谱仪中导入波谱曲线
1．使用VSP 软件输出ASCII files。
打开View SpecPro Graph,导出仪测量数据。
具体步骤如下： ViewSpecProVersion5.6-->files-->open-->选择.asd数据
图2 View SpecPro加载数据
图3 选择数据文件
●Setup->Output directory
●File->Open选择 ASD spectra files (*.asd)
●View->Graph data to browse the spectral data
●Go to Process->ASCII Export, choose Reflectance if
that’s the data you have collected. Select Print Header Information as that will give you really useful information on the instrument. Then click OK to proceed.
2．使用ENVI 进行光谱库的建立。
在Spectral Library Builder window, 选择Import -> from ASCII file… 选择你要分析的数据。
2.3 高光谱地物识别
高光谱图像分类方法与传统的多光谱分类有本质的区别，从高光谱图像的每个像元均可以获取一条连续的波谱曲线，就可以考虑用已知的波谱曲线和图上每个像元获取的波谱曲线进行对比，理想情况下两条波谱曲线一样，就能说明这个像元是哪种物质。我们把高光谱图像分类、物质识别、探测等称为波谱识别。
ENVI提供许多波谱分析方法，包括：二进制编码、波谱角分类、线性波段预测（LS-Fit）、线性波谱分离、光谱信息散度、匹配滤波、混合调谐匹配滤波（MTMF）、包络线去除、光谱特征拟合、多范围光谱特征拟合等。
下面以一高光谱数据为例，学习用波谱角分析方法从高光谱图像中识别物质的操作过程。
2.3.1 从标准波谱库选择端元进行地物识别
第一步：端元波谱收集
ENVI的端元波谱收集途径非常多，包括ASCII文件、ASD测量文件、波谱库、ROI/矢量文件、统计文件、剖面波谱图、N维可视化分析器、二维散点图、SMACC工具等。这里我们选择从波谱库中收集端元波谱的方式。
（1）启动ENVI，打开高光谱数据CupriteReflectance.dat
（2）单击主菜单Display-> Spectral Library Viewer，打开usgs（1994）->minerals_asd_2151.sli，点击Alunite、Calcite、Prehnite、Protlanndite，收集这些矿物的端元波谱并自动绘制在右侧的窗口中，将这四条光谱曲线绘制在新的波谱显示窗口，修改每条曲线为中文名；
图：从波谱库中收集端元波谱
第二步：物质识别
（1）在Toolbox中，打开/Classification/Endmember Collection工具，在文件对话框中选择高光谱数据CupriteReflectance.dat；
（2）在Endmember Collection面板中，选择Import >from Plot Windows。将4个端元波谱全部选中，点击OK；
（3）选择Algrithm >Spectral Angle Mapper 波谱角识别方法。
（4）单击Select All，选中所有的端元波谱。
图：选择端元波谱和制图方法
（5）单击Apply，运行波谱角法制图。
第三步：结果输出
在Spectral Angle Mapper面板上，设置波谱角阈值：0.15，选择结果输出路径和名称。
图：Spectral Angle Mapper制图输出面板
图：矿物识别结果
2.3.2 自定义端元进行地物识别
这里我们选择从图像上收集端元波谱的方式，包括收集单个像元波谱和区域的平均波谱。
第一步：构建端元波谱库
（1）启动ENVI，打开高光谱数据CupriteReflectance.dat；
（2）单击主菜单Display> Profiles>Spectral，在图像上定位到像素坐标为：（467,412）的像元，即在工具栏Go To输入467,412回车，将该像元的光谱曲线显示在窗口中
图：（467,412）像元的波谱曲线
（3）在Toolbox中，打开/Classification/Endmember Collection工具，在文件对话框中选择高光谱数据CupriteReflectance.dat；
（4）在Endmember Collection面板中，选择Import –>from Plot Windows。将显示的端元波谱选中，点击OK；
单个像素的波谱曲线收集好了，下面是收集一个区域的平均波谱。
（5）在图层管理器中CupriteReflectance.dat上点击右键New Region Of Interest，找到一片需要识别的区域，绘制一个多边形区域；
注：可直接打开ROI\端元ROI.xml
（6）回到Endmember Collection面板，选择Import –>from ROI from input file，将绘制的ROI都选中，点击OK；
（7）在Endmember Collection面板，选择Select All，单击Plot将几条波谱曲线显示出来。
注：以防万一，点击File->Save Spectra as->Spectral Library File，将获取的端元波谱保存为端元波谱文件。
图：保存端元波谱
第二步：确定端元波谱类型
（1）在Toolbox中，选择/Spectral/Spectral Analyst，选择在对话框的右下角选择Open>Spectral Library，选择...\Program Files\Exelis\ENVI51\classic\spec_lib\usgs_min \usgs_min.sli作为对比波谱库，在识别方法权重上按照默认，点击OK；
（2）在Spectral Analyst面板上，选择Options->Edit(x,y) Scale Factors，设置X Data Multipliter为0.001，设置Y Data Multipliter为0.0001，点击OK；
注：标准波谱库的波长是微米，y轴的值为0-1反射率。
图：设置待识别波谱与标准波谱库的单位比例关系
（3）在Spectral Analyst面板上，单击Apply按钮，选择之前步骤中得到的第一个波谱进行分析，点击OK，记下分值最高对应的地物；
图：选择一个波谱进行分析
图：波谱曲线分析结果
（4）回到Endmember Collection面板，将波谱分析得到的地物名在Name 中输入；
（5）重复（3）--（4）两步，识别剩下的波谱，最后结果如下图所示：
图：波谱识别结果
第三步：物质识别
（1）在Endmember Collection面板中，选择Algrithm >Spectral Angle Mapper 波谱角识别方法；
（2）选择Select All将所有端元波谱全部选中，点击OK；
（3）单击Apply，运行波谱角法制图。
（4）在Spectral Angle Mapper面板上，设置波谱角阈值：0.02，选择结果输出路径和名称。
图：Spectral Angle Mapper制图输出面板
图：矿物识别结果
典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析 一、实验目的与要求 1.实验意义： （1）对光谱测量仪器的认识：ASD野外光谱分析仪FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。 （2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。不同的地理位置，海拔高度不同。时间、季节的变化。地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。 2.实验目的： （1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。 （2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法 1.实验内容 （1）典型地物反射波谱测量 选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外波段（微米）的反射光谱曲线。 地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。 （2）地物波谱特征分析 a)标准波谱库浏览 b)波谱库创建 c)高光谱地物识别 从标准波谱库选择端元进行地物识别 自定义端元进行地物识别 2.实验方法 （1）ASD光谱仪简介 FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。整台仪器重量公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm的512像元NMOS 硅光电二极管阵列, 以及两个用于1000-2500nm的单独的热电制冷的铟-镓-砷光电探测器。便携式光谱仪是“我国典型地物标准波谱数据库”获取光谱数据的主要设备。 基本技术参数：
植物反射波谱特征
健康的绿色植被的光谱反射特征 地面植物具有明显的光谱反射特征,不同于土壤、水体与其她的典型地物,植被对电磁波的响应就是由其化学特征与形态学特征决定的,这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。 在可见光波段内,各种色素就是支配植物光谱响应的主要因素,其中叶绿素所起的作用最为重要。健康的绿色植被,其光谱反射曲线几乎总就是呈现“峰与谷”的图形,可见光谱内的谷就是由植物叶子内的色素引起的。 例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0、45um与0、67um(常称这个谱带为叶绿素吸收带)的能量。植物叶子强烈吸收蓝区与红区的能量,而强烈反射绿区能量,因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。除此之外,叶红素与叶黄素在0、45um(蓝色)附近有一个吸收带,但就是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内,所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。 如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育,它会减少甚至停止叶绿素的产生。这将导致叶绿素的蓝区与红区吸收带减弱,常使红波段反射率增强,以至于我们可以瞧到植物变黄(绿色与红色合成)。 从可见光区到大约0、7um的近红外光谱区,可瞧到健康植被的反射率急剧上升。在0、7-1、3um区间,植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。 健康绿色植物在0、7-1、3um间,的光谱特征的反射率高达(45%-50%),透过率高达(45%-50%),吸收率低至(<5%)。植物叶子一般可反射入射能量的 40%-50%,其余能量大部分透射过去,因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少(一般少于5%)。 在光谱的近红外波段,植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。在可见光波段与近红外波段之间,即大约0、76um附近,反射率急剧上升,形成“红边”现象,这就是植物曲线的最为明显的特征,就是研究的重点光谱区域。 许多种类的植物在可见光波段差异小,但近红外波段的反射率差异明显。同时,与单片叶子相比,多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率(高达85%),这就是因为附加反射率的原因,因为辐射能量透过最上层的叶子后,将被第二层的叶子反射,结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。
波谱分析习题库答案
波谱分析复习题库答案 一、名词解释 1、化学位移：将待测氢核共振峰所在位置与某基准氢核共振峰所在位置进行比较，求其相对距离，称之为化学位移。 2、屏蔽效应：核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转同时将产生一个与外加磁场相对抗的第二磁场，对于氢核来讲，等于增加了一个免受外磁场影响的防御措施，这种作用叫做电子的屏蔽效应。 3、相对丰度：首先选择一个强度最大的离子峰，把它的强度作为100％，并把这个峰作为基峰。将其它离子峰的强度与基峰作比较，求出它们的相对强度，称为相对丰度。 4、氮律：分子中含偶数个氮原子，或不含氮原子，则它的分子量就一定是偶数。如分子中含奇数个氮原子，则分子量就一定是奇数。 5、分子离子：分子失去一个电子而生成带正电荷的自由基为分子离子。 6、助色团：含有非成键n电子的杂原子饱和基团，本身在紫外可见光范围内不产生吸收，但当与生色团相连时，可使其吸收峰向长波方向移动，并使吸收强度增加的基团。 7、特征峰：红外光谱中4000-1333cm-1区域为特征谱带区，该区的吸收峰为特征峰。 8、质荷比：质量与电荷的比值为质荷比。 9、磁等同氢核化学环境相同、化学位移相同、对组外氢核表现相同偶合作用强度的氢核。 10、发色团：分子结构中含有π电子的基团称为发色团。 11、磁等同H核：化学环境相同，化学位移相同，且对组外氢核表现出相同耦合作用强度，想互之间虽有自旋耦合却不裂分的氢核。 12、质谱：就是把化合物分子用一定方式裂解后生成的各种离子，按其质量大小排列而成的图谱。 13、i-裂解：正电荷引发的裂解过程，涉及两个电子的转移，从而导致正电荷位置的迁移。 14、α-裂解：自由基引发的裂解过程，由自由基重新组成新键而在α位断裂，正电荷保持在原位。 15、红移吸收峰向长波方向移动 16. 能级跃迁分子由较低的能级状态（基态）跃迁到较高的能级状态（激发态）称为能级跃迁。 17. 摩尔吸光系数浓度为1mol/L，光程为1cm时的吸光度 二、选择题 1、波长为670.7nm的辐射，其频率（MHz）数值为（A） A、4.47×108 B、4.47×107 C、1.49×106 D、1.49×1010 2、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，能级差的大小决定了（C） A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于（C ）
绿色植物的反射波谱曲线作用
绿色植物的反射波谱曲线作用 2014015587—贺康康—环科 地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。 在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。健康的绿色植被，其光谱反射曲线几乎总是呈现“峰和谷”的图形，可见光谱内的谷是由植物叶子内的色素引起的。 例如叶绿素强烈吸收波谱段中心约0.45um和0.67um（常称这个谱带为叶绿素吸收带）的能量。植物叶子强烈吸收蓝区和红区的能量，而强烈反射绿区能量，因此肉眼觉得健康的植被呈绿色。除此之外，叶红素和叶黄素在0.45um（蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。如果植物受到某种形式的抑制而中断了正常的生长发育，它会减少甚至停止叶绿素的产生。这将导致叶绿素的蓝区和红区吸收带减弱，常使红波段反射率增强，以至于我们可以看到植物变黄（绿色和红色合成）。从可见光区到大约0.7um的近红外光谱区，可看到健康植被的反射率急剧上升。在0.7-1.3um区间，植物的反射率主要来自植物叶子内部结构。 健康绿色植物在0.7-1.3um间，的光谱特征的反射率高达（45%-50%），透过率高达（45%-50%），吸收率低至（<5%）。植物叶子一般可反射入射能量的40%-50%，其余能量大部分透射过去，因为在这一光谱区植物叶子对入射能量的吸收最少（一般少于5%）。 在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76um附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。 许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。（Philip et al. ，1978） 植物波谱反射特征的规律［1］ 经过的对植物进行300多个目标点的波谱反射特性的测定。从结果来看，尽管它们种类、所在位置的自然条件不同，但在绿色状态下，其特征都具有共同的规律，这些规律是: 1、特征的相似性。 2、特征的可分性。 3、特征的周期性 4、特征随季节而变化的显著性。 作物旱情监测［2］ 济南市小麦种植区TVDI 统计结果表明，对于TVDI 等级非常湿润和湿润，在六个统计时段内，面积最大都出现在六月份，面积最小都出现在一月和十二月，其次非常湿润等级还在三月的面积较大，湿润等级在十月份的面积较大；冬小麦种植区的正常TVDI等级，面积最大出现在十月，最小为一月，其他各月相差不大；出现干旱现象面积最大的月份为一月，与前文分析结果一致，统计结果同样符合。 利用多类别MODIS 植被指数和陆地表面温度产品数据，根据陆地表面温度与植被指数关系特点，建立多种干旱评价指标。结合气温、降水、土壤墒情数据，验证各干旱反演模型在济南市的适用性，研究2010年10月至2011年5月济南市干旱发生的时空演变格局。
波谱分析习题解析
核磁共振波谱分析法习题 二、选择题 1．自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子，μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射，所需的磁场强度H大小顺序为 ( ) A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 2．在 O－H 体系中，质子受氧核自旋－自旋偶合产生多少个峰 ? ( ) A 2 B 1 C 4 D 3 3．下列化合物的1H NMR谱，各组峰全是单峰的是 ( ) A CH3-OOC-CH2CH3 B (CH3)2CH-O-CH(CH3)2 C CH3-OOC-CH2-COO-CH3 D CH3CH2-OOC-CH2CH2-COO-CH2CH3 4．一种纯净的硝基甲苯的NMR图谱中出现了3组峰, 其中一个是单峰, 一组是二重峰，一组是三重峰。该化合物是下列结构中的 ( ) 5．自旋核7Li、11B、75As, 它们有相同的自旋量子数Ι=3/2, 磁矩μ单位为核磁子，μLi=3.2560, μB=2.6880, μAs =1.4349 相同频率射频照射, 所需的磁场强度H大小顺序为( )
A B Li>B B>B As B B As>B B>B Li C B B>B Li>B As D B Li>B As>B Li 6．化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1H NMR谱的特点是 ( ) A 4个单峰 B 3个单峰，1个三重峰 C 2个单峰 D 2个单峰，1个三重峰和1 个四重峰 7．核磁共振波谱法中乙烯、乙炔、苯分子中质子化学位移值序是 ( ) A 苯 > 乙烯 > 乙炔 B 乙炔 > 乙烯 > 苯 C 乙烯 > 苯 > 乙炔 D 三者相等 8．在下列因素中，不会使NMR谱线变宽的因素是 ( ) A 磁场不均匀 B 增大射频辐射的功率 C 试样的粘度增大 D 种种原因使自旋-自旋弛豫(横向弛豫)的速率显著增大 9．将（其自旋量子数I=3/2）放在外磁场中，它有几个能态 ( ) A 2 B 4 C 6 D 8 10．在下面四个结构式中 哪个画有圈的质子有最大的屏蔽常 数？（） 11．下图四种分子中，带圈质子受的屏蔽作用最大的是( )
波谱解析试题及答案
波普解析试题 一、名词解释（5*4分=20分） 1.波谱学 2.屏蔽效应 3.电池辐射区域 4.重排反应 5.驰骋过程 二、选择题。（ 10*2分=20分） 1.化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰 这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2.一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3.预测H2S分子的基频峰数为：（） A、4 B、3 C、2 D、1 4.若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的：（） A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5.下列哪种核不适宜核磁共振测定：（） A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中，质荷比质为29的碎片离子是发生了（） A、α-裂解 B、I-裂解 C、重排裂解 D、γ-H迁移 7.在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（） A、紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁 8.下列化合物按1H化学位移值从大到小排列( ) a.CH2=CH2 b.CH CH c.HCHO d. A、a、b、c、d B、a、c、b、d C、c、d、a、b D、d、c、b、a 9.在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( ) A．红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定
10.芳烃(M=134), 质谱图上于m/e91处显一强峰，试问其可能的结构是：( ) A． B. C. D. 三、问答题（5*5分=25分） 1．红外光谱产生必须具备的两个条件是什么？ 2.影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些？ 3.色散型光谱仪主要有哪些部分组成？ 4.核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式？ 5.紫外光谱在有机化合物结构鉴定中的主要贡献是什么？ 四、计算和推断题（9+9+17=35分） 1.某化合物（不含N元素）分子离子区质谱数据为M（72），相对丰度100%； M+1（73），相对丰度3.5%；M+2（74），相对丰度0.5%。 （1）分子中是否含有Br Cl? 。 (2) 分子中是否含有S? 。 (3)试确定其分子式为。 2.分子式为C8H8O的化合物，IR（cm－1）：3050，2950,1695，1600，1590，1460,1370,1260,760，690等处有吸收， （1）分子中有没有羟基（—O H）？。 （2）有没有苯环。 （3）其结构为。 3.某未知物的分子式为C3H6O，质谱数据和核磁共振谱如图1、2所示，试推断其结构。 图1 、C3H6O 的质谱
波谱解析试题(打印)
波谱解析试题A 二、选择题。（10*2分=20分） 1. 化合物中只有一个羰基，却在17731和17361处出现两 个吸收峰这是因为：（ C ） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 2. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（D ） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 3. 预测H2S分子的基频峰数为：（B） A、4 B、3 C、2 D、1 4. 若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁到高能态所需的能量是如何变化的：（ B ） A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 5. 下列哪种核不适宜核磁共振测定：（ A ） A、12C B、15N C、19F D、31P 6.在丁酮质谱中，质荷比质为29的碎片离子是发生了（ B ）
A、α-裂解 B、裂解 C、重排裂解 D、γ迁移 7. 在四谱综合解析过程中，确定苯环取代基的位置，最有效的方法是（C ） A、紫外和核磁 B、质谱和红外 C、红外和核磁 D、质谱和核磁 8. 下列化合物按1H化学位移值从大到小排列 ( C ) 22 b. CH CH d. A、a、b、c、d B、a、c、b、d C、c、d、a、b D、d、 c、b、a 9.在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化? ( A ) A．红移 B. 蓝移 C. 不变 D. 不能确定 10. 芳烃(134), 质谱图上于91处显一强峰，试问其可能的结构是：( B ) A． B. C. D. 三、问答题（5*5分=25分） 1．红外光谱产生必须具备的两个条件是什么？ 答：一是红外辐射的能量应与振动能级差相匹配，即E光＝△Eν，二是分子在振动过程中偶极矩的变化必须不为零 2.影响物质红外光谱中峰位的因素有哪些？ 答：（1）诱导效应，（2）共轭效应，（3）氢键效应，4）振动
植被光谱特性
在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。 地面植物具有明显的光谱反射特征，不同于土壤、水体和其他的典型地物，植被对电磁波的响应是由其化学特征和形态学特征决定的，这种特征与植被的发育、健康状况以及生长条件密切相关。 在可见光波段内，各种色素是支配植物光谱响应的主要因素，其中叶绿素所起的作用最为重要。在中心波长分别为0.45μm（蓝色）和0.65μm（红色）的两个谱带内，叶绿素吸收大部分的摄入能量，在这两个叶绿素吸收带间，由于吸收作用较小，在0.54μm（绿色）附近行程一个反射峰，因此许多植物看起来是绿色的。除此之外，叶红素和叶黄素在0.45μm （蓝色）附近有一个吸收带，但是由于叶绿素的吸收带也在这个区域内，所以这两种黄色色素光谱响应模式中起主导作用。 在光谱的近红外波段，植被的光谱特性主要受植物叶子内部构造的控制。健康绿色植物在近红外波段的光谱特征是反射率高（45%-50%），透过率高（45%-50%），吸收率低（<5%）。在可见光波段与近红外波段之间，即大约0.76μm附近，反射率急剧上升，形成“红边”现象，这是植物曲线的最为明显的特征，是研究的重点光谱区域。许多种类的植物在可见光波段差异小，但近红外波段的反射率差异明显。同时，与单片叶子相比，多片叶子能够在光谱的近红外波段产生更高的反射率（高达85%），这是因为附加反射率的原因，因为辐射能量透过最上层的叶子后，将被第二层的叶子反射，结果在形式上增强了第一层叶子的反射能量。 在光谱的中红外阶段，绿色植物的光谱响应主要被1.4μm、1.9μm和2.7μm附近的水的强烈吸收带所支配。2.7μm处的水吸收带是一个主要的吸收带，它表示水分子的基本振动吸收带。1.9μm，1.1μm，0.96μm处的水吸收带均为倍频和合频带，故强度比谁的基本吸收带弱，而且是依次减弱的。1.4μm和1.9μm处的这两个吸收带是影响叶子的中红外波段光谱响应的主要谱带。1.1μm和0.96μm处的水吸收带对叶子的反射率影响也很大，特别是在多层叶片的情况下。研究表明，植物对入射阳光中的红外波段能量的吸收程度是叶子中总水分含量的函数，即是叶子水分百分含量和叶子厚度的函数。随着叶子水分减少，植物中红外波段的反射率明显增大（Philip et al.,1978）
波谱解析试题及答案(同名6429)
波普解析模拟题（三） 一、名词解释（5*4分=20分） 1.化学位移 2.助色团 3.扫频法 4.摩尔吸光系数 5.麦氏重排 二、选择题。（ 10*2分=20分） 1.可分别用作红外光谱和质谱检测器的是：（） A. 相板、光电倍增管； B. 光电管、Faraday杯； C. 热电偶、光电倍增管； D. 光电管、热电偶 2. 乙醇高分辨1HNMR谱图中，由低场到高场排列的质子种类及相应峰数(括号内数字为偶合分裂峰数)为：（） A. CH3 (3)—CH2 (4)—OH(1); B. CH3 (4)—CH2( 3)—OH(1); C. OH(1)—CH2(4)—CH3(3); D. OH(3)—CH2(3)—CH3(4) 3. 红外光可引起物质的能级跃迁。（） A、分子的电子能级的跃迁，振动能级的跃迁，转动能级的跃迁； B、分子内层电子能级的跃迁； C、分子振动能级及转动能级的跃迁； D、分子转动能级的跃迁。 4. 指出下列四种化合物中，哪一种化合物的分子离子峰为奇数（） Ａ、C6H6 Ｂ、 C6H5NO2 Ｃ、 C4H2N6O Ｄ、C9H10O2 5.下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最高的是：（） A. RCOR’ B. RCOCl C. RCOF D. RCOBr 6. 下面化合物在核磁共振波谱（氢谱）中出现单峰的是：（） A. CH3CH2Cl B. CH3CH2OH C. CH3CH3 D. CH3CH(CH3)2 7.某化合物在220-400范围内没有紫外吸收，该化合物可能属于哪一类（）
A、芳香族化合物 B、含共轭双键的化合物 C、含羰基的化合物 D、烷烃 8. 一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物晶体 9. 紫外-可见分光光度计法合适的检测波长范围为（） A、400-800 nm B、200-800 nm C、200-400 nm D、10-1000nm 10. 在红外光谱中，羰基（O ）的伸缩振动吸收峰出现的波数（cm-1）范围 是（） A、1900-1650 B、 2400-2100 C、1600-1500 D、1000-650 三、简答题（5*5分=25分） 1.在NMR测量时，要求将样品高速旋转，为什么？ 2.自旋偶合的条件？ 3.红外吸收峰的数目理论上取决于分子振动自由度，而实际分数少于振动自由度，为什么？ 4.核磁共振谱是物质内部什么运动在外部的一种表现形式？ 5. 简述质谱碎裂的一般规律和影响因素。 四、推断题（15分+20分=35分） 1.某酮的分子式为C8H14O，其紫外光谱的λmax（248 nm（ε>104），试推出可能的结构式。 ） 2.根据图4-1~图4-4推断分子式为C11H20O4未知物结构
波谱解析1_4答案
波谱解析试题1 一、名词解释： 1．发色团 2. 化学位移 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 三、化合物可能是A或B，它的紫外吸收λmax 为314nm （lgε=4.2），指出这个化合物是属于哪一种结构。 (A)(B) 四、下面为化合物A、B的红外光谱图，可根据哪些振动吸收峰推断化合物A、B中分别存在哪些官能团？ A：
B： 五、归属下列化合物碳谱中的碳信号。（15）
六、某化合物的分子式为C14H14S，其氢谱如下图所示，试推断该化合物的结构式，并写出推导过程。（15分） 七、某化合物分子式为C3H7ON, 结合下面给出的图谱，试推断其结构，并写出简单的推导过程。
波谱解析试题1答案 一、名词解释： 1．发色团：从广义上讲, 分子中能吸收紫外光和(或)可见光的结构系统叫做发色团。因常用的紫外光谱仪的测定围是200～40Onm 的近紫外区, 故在紫外分析中,只有π－π* 和（或）n－π* 跃迁才有意义。故从狭义上讲,凡具有π键电子的基团称为发色团 2. 化学位移：不同类型氢核因所处化学环境不同, 共振峰将分别出现在磁场的不同区域。实际工作中多将待测氢核共振峰所在位置( 以磁场强度或相应的共振频率表示) 与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较, 求其相对距离, 称之为化学位移。 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ （1）鉴定是否为某已知成分 （2）鉴定未知结构的官能团 （3）其他方面的应用：几何构型的区别；立体构象的确定；分子互变异构与同分异构的确定。 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 当照射1H 核用的电磁辐射偏离所有l H 核的共振频率一定距离时, 测得的13C-NMR(OFR) 谱中将不能完全消除直接相连的氢的偶合影响。此时，13C的信号将分别表现为q （CH3）, t （CH2），d（CH），s（C）。据此，可以判断谈的类型。 三、 A: 217（基值）+30（共轭双烯）＋5×2（环外双键）＋5×4（烷基）=277（nm）
波谱解析试题及答案大全
波谱解析试题及答案 一、选择题：每题1分，共20分 1、波长为670.7nm的辐射，其频率（MHz）数值为（） A、4.47×108 B、4.47×107 C、1.49×106 D、1.49×1010 2、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，能级差的大小决定了（） A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 3、紫外光谱是带状光谱的原因是由于（） A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 4、化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高？（） A、σ→σ﹡ B、π→π﹡ C、n→σ﹡ D、n→π﹡ 5、n→π﹡跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大（） A、水 B、甲醇 C、乙醇 D、正已烷 6、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性 的（） A、νC-C B、νC-H C、δas CH D、δs CH 7、化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应
C、费米共振 D、空间位阻 8、一种能作为色散型红外光谱仪的色散元件材料为：（） A、玻璃 B、石英 C、红宝石 D、卤化物结体 9、预测H2S分子的基频峰数为：（） A、4 B、3 C、2 D、1 10、若外加磁场的强度H0逐渐加大时，则使原子核自旋能级的低能态跃迁 到高能态所需的能量是如何变化的？（） A、不变 B、逐渐变大 C、逐渐变小 D、随原核而变 11、下列哪种核不适宜核磁共振测定（） A、12C B、15N C、19F D、31P 12、苯环上哪种取代基存在时，其芳环质子化学位值最大（） A、–CH2CH3 B、–OCH3 C、–CH=CH2 D、 -CHO 13、质子的化学位移有如下顺序：苯（7.27）>乙烯(5.25) >乙炔(1.80) > 乙烷(0.80)，其原因为：（） A、诱导效应所致 B、杂化效应所致 C、各向异性效应所致 D、杂化效应和各向异性效应协同作用的结果
波谱分析教程考试题库及答案
第二章：紫外吸收光谱法 一、选择 1. 频率(MHz )为4.47X 108的辐射，其波长数值为 (1)670.7nm (2) 670.7卩(3) 670.7cm (4) 670.7m 2. 紫外-可见光谱的产生是由外层价电子能级跃迁所致，其能级差的大小决定了 (1)吸收峰的强度(2)吸收峰的数目 (3)吸收峰的位置(4)吸收峰的形状 3. 紫外光谱是带状光谱的原因是由于 (1)紫外光能量大(2)波长短(3)电子能级差大 (4)电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 4. 化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高 (1)UT(T (2)n~n ( 3) n i(T (4) n~n 5. n~*跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大 (1)水(2)甲醇(3)乙醇(4)正己烷 6. 下列化合物中，在近紫外区(200?400nm)无吸收的是 7. 下列化合物，紫外吸收入max值最大的是 小* (2)??. (3)- . (4)- ■■ 二、解答及解析题 1. 吸收光谱是怎样产生的？吸收带波长与吸收强度主要由什么因素决定？ 2. 紫外吸收光谱有哪些基本特征？ 3. 为什么紫外吸收光谱是带状光谱？ 4. 紫外吸收光谱能提供哪些分子结构信息？紫外光谱在结构分析中有什么用途又有何局限性?
5. 分子的价电子跃迁有哪些类型？哪几种类型的跃迁能在紫外吸收光谱中反映出来 6. 影响紫外光谱吸收带的主要因素有哪些？ 7. 有机化合物的紫外吸收带有几种类型？它们与分子结构有什么关系？ 8. 溶剂对紫外吸收光谱有什么影响？选择溶剂时应考虑哪些因素？ 9. 什么是发色基团？什么是助色基团？它们具有什么样结构或特征？ 10. 为什么助色基团取代基能使烯双键的n^n跃迁波长红移？而使羰基n^n跃迁波长蓝移？ 11. 为什么共轭双键分子中双键数目愈多其*跃迁吸收带波长愈长？请解释其因。 12. 芳环化合物都有 B 吸收带，但当化合物处于气态或在极性溶剂、非极性溶剂中时， B 吸收带的形状有明显的差别，解释其原因。 13. pH 对某些化合物的吸收带有一定的影响，例如苯胺在酸性介质中它的K 吸收带和 B 吸收带发生蓝移，而 苯酚在碱性介质中其 K 吸收带和 B 吸收带发生红移 ,为什么？羟酸在碱性介质中它的吸收带和形状会发生什么变化？ 14. 某些有机化合物，如稠环化合物大多数都呈棕色或棕黄色，许多天然有机化合物也具有颜色，为什么？ 15. 六元杂环化合物与芳环化合物具有相似的紫外吸收光谱,请举几个例子比较之，并解释其原因。 16. 紫外光谱定量分析方法主要有哪几种？各有什么特点？ 17. 摩尔吸光系数有什么物理意义？其值的大小与哪些因素有关？试举出有机化合物各种吸收带的摩尔吸光系数的数值范围。 18. 如果化合物在紫外光区有 K 吸收带、 B 吸收带和 R 吸收带，能否用同一浓度的溶液测量此三种吸收带？ 19. 紫外分光光度计主要由哪几部分所组成？它是怎样工作的？ 20. 计算波长为250nm、400nm的紫外光频率、波数及其所具有的能量（以eV和kJ - mol-1为单位表示）。 21. 计算具有1.50eV和6.23eV能量光束的波长及波数。 22. 已知丙酮的正己烷溶液有两吸收带，其波长分别为189nm和280nm,分别属跃迁和 mn*跃迁，计算 n,n ,n*轨道之间的能量差。 23. 画出酮羰基的电子轨道（n, n ,n*）能级图，如将酮溶于乙醇中，其能级和跃迁波长将发生什么变化？请在图上画出变化情况。 24. 化合物A在紫外区有两个吸收带，用A的乙醇溶液测得吸收带波长入1=256nm，艇=305nm ,而用A的己烷 溶液测得吸收带波长为入1=248nm、2323nm ,这两吸收带分别是何种电子跃迁所产生？A属哪一类化合物？ 25. 异丙叉丙酮可能存在两种异构体，它的紫外吸收光谱显示（a）在入 =235nm有强吸收，=1.20 x 104,（b）在
波谱解析试题、答案(完整终极版)
波谱解析试题、答案(完整终极版) 一、名词解释：（每题4分，共40分） 1、发色团 2、非红外活性振动 3、费米共振 4、相关锋 5、饱和 6、屏蔽效应 7、磁等同核 8、化学位移 9、相对丰度10、麦氏重排 二、单选题（每题1分，共20分） 1、光量子的能量与电磁辐射的的哪一个物理量成正比（） A频率 B波长 C周期 D强度 2、可见光区、紫外光区、红外光区和无线电波四个电磁波区域中，能量最大和最小的区域 分别为（） A紫外光区和无线电波B紫外光区和红外光区
C可见光区和无线电波D可见光区和红外光区 3、紫外光谱的产生是由电子能级跃迁所致，能级差的大小决定了（） A、吸收峰的强度 B、吸收峰的数目 C、吸收峰的位置 D、吸收峰的形状 4、紫外光谱是带状光谱的原因是由于（） A、紫外光能量大 B、波长短 C、电子能级跃迁的同时伴随有振动及转动能级跃迁的原因 D、电子能级差大 5、化合物中，下面哪一种跃迁所需的能量最高？（） A、ζ→ζ﹡ B、π→π﹡ C、n→ζ﹡ D、n→π﹡ 6、n→π﹡跃迁的吸收峰在下列哪种溶剂中测量，其最大吸收波长最大（） A、水 B、甲醇 C、乙醇
D、正已烷 7.下列化合物，紫外吸收λmax值最大的是（） A、B、C、D、 8、CH3-CH3的哪种振动形式是非红外活性的（） A、νC-C B、νC-H C、δas CH D、δs CH 9、化合物中只有一个羰基，却在1773cm-1和1736cm-1处出现两个吸收峰这是因为：（） A、诱导效应 B、共轭效应 C、费米共振 D、空间位阻 10、某化合物在1500~2800cm-1无吸收，该化合物可能是（）A烷烃 B烯烃 C芳烃D炔烃 11、化合物CH3-CH=CH-CH=O的紫外光谱中，λmax=320nm（εmax=30）的一个吸收带是（） A K带 B R带
电磁波谱和常见地物的波谱特征
1.何谓电磁波谱？试述其划分依据及其谱段的特性。 电磁波谱是指将各种电磁波按其波长的（频率）大小所依次排列成的图表。 电磁波谱的划分依据是不同波长电磁波的特性。按照这一划分依据可以把电磁波谱划分为：宇宙射线、γ—射线、X—射线、紫外线、可见光、红外线、微波。宇宙射线的波长<10-8 um，来自宇宙天体，其特性是具有很大的能量和贯穿能力，人工还无法能产生，目前遥感未能用得上这个波段；γ—射线的波长范围为10-8~10-6 um，是原子衰变裂解时放出的射线之一，也具有很高的能量和穿透性；X—射线的波长范围为10-6~10-2 um，高能但是穿透能力较γ—射线弱，被大气层全部吸收，不能用于遥感工作；紫外线的波长范围为0.01~0.38 um，穿透力很弱而且散射严重，易于被臭氧吸收，只有波长0.28~0.38 um的紫外线，能部分穿地大气层，但散射严重，只有部分投射到地面，并使感光材料所感应，可作为遥感工作波段，称为摄影紫外。现已开始用于监测气体污染及水体的油污染；可见光的波段范围为0.38~0.76um，可分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光,在太阳辐射能中所占的的比例较高，信息量大，可用摄影、扫描等各种方式成像，是遥感最常用的波段；红外线的波长范围为0.76 — 1000um，红外线按其特性又可以分为近红外（0.76~3um）、中红外（3~6um）、远红外（6~15um）、超远红外（15~1000um），近红外是地表层反射太阳的红外辐射，其中的0.76~1.3um波段可以使胶片感光，常被成为摄影红外，中远红外是地表物体发射的红外线，一般用于热红外遥感；微波的波长为1mm~1m，其特性是具有很强的穿透云雾和一定厚度的植被、冰层和土壤的能力，可以用人工制造的仪器发射微波，因为在遥感使用上具有全天候的能力。 2.试述水体、植被和土壤的波谱特征。 水体的波谱特征： 清洁水体的反射率在各波段都很低（一般在3%左右），在可见光部分为4-5%，在0.6处降至2-3%，到0.75以后的近红外波段，水成了全吸收体。但是污水以及含沙量较高的水体的发射率比清洁水体要高出很多。 植被的波谱特征： 1）不同种类的植物均具有相似的反射波谱曲线 2）可见光区域，由于叶绿素的强烈吸收，植物的反射、透射率均低，仅在0.55附近有一10-20%的小反射峰而呈绿色。 3）近红外区域，在0.7—1.3之间形成45-60%的强反射峰，由于不同种植物的叶内细胞结构差异大，不同种植物的反射率在该波段具有最大的差值，故是区分植物种类的最低波段。 4）1.45、1.95、2.7为中心的三个吸收带为水吸收带，高斯曼发现，还三人吸收带之间的两个反射峰（1.65及2.2）上，各值与非多汁植物反射率差别非常明显。 土壤的波谱特征： 自然状态下土壤的反射率与土壤质地、有机质含量、氧化含量和含水量及盐份等因素有关，土壤的反射光谱曲线由可见光到红外呈舒缓向上的缓倾延伸，没有明显的反射峰和吸收峰。
典型地物反射波谱测量与特征分析复习进程
典型地物反射波谱测量与特征分析
典型地物反射波谱测量与特征分析 一、实验目的与要求 1.实验意义： （1）对光谱测量仪器的认识： ASD野外光谱分析仪 FieldSpecPro是一种测量可见光到近红外波段地物波谱的有效工具，它能够快速扫描地物，光线探头在毫秒内得到地物的单一光谱。 FieldSpec分光仪主要由附属手提电脑，观测仪器，手枪式把手，光线光学探头以及连接数据线组成。通过连接电脑，可实时持续显示测量光谱，使得测量者可以即时获取需要的测量数据。 （2）对课堂内容的认识：地物反射光谱是指某种物体的反射率或反射辐射能随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得到的曲线即为反射波谱特性曲线。影响地物波谱变化的因素：太阳位置（太阳高度角和方位角）。不同的地理位置，海拔高度不同。时间、季节的变化。地物本身差异、土壤含水量、植被病虫害。 2.实验目的： （1）地物波谱数据获取需要使用地面光谱仪，通过该实验学会地面光谱仪的原理与使用方法。 （2）通过对地物光谱曲线分析，比较相异与相似地物反射光谱特征。认识并掌握典型地物反射光谱特征。
二、实验内容与方法 1.实验内容 （1）典型地物反射波谱测量 选择典型地物类型，使用地物光谱仪，开展地物光谱测量，获得典型地物可见光近红外波段（0.4-2.5微米）的反射光谱曲线。 地物类型：植被（草地、灌丛），水体（不同水深，有无植被），土壤（裸土、有少量植被覆盖土壤），不透水地面（水泥地面、沥青路面、大理石地面）。 （2）地物波谱特征分析 a)标准波谱库浏览 b)波谱库创建 c)高光谱地物识别 ●从标准波谱库选择端元进行地物识别 ●自定义端元进行地物识别 2.实验方法 （1）ASD光谱仪简介 FieldSpec Pro型光谱仪是美国分析光谱设备(ASD)公司主要的野外用高光谱测量设备。整台仪器重量7.2公斤，可以获取350~2500nm 波长范围内地物的光谱曲线，探测器包括一个用于350-1000nm
波谱原理及解析(二版)习题答案
《波谱原理及解析》（二版）习题参考答案 第2章 UV (1)有机分子常见的有σ→σ* 、n →σ*、 π→π*、n →π* 跃迁、还有电荷转移跃迁和配位体场微扰 的d →d *跃迁等。得到紫外-可见吸收光谱的主要是π→π*、n →π* 跃迁；含原子半径较大的杂原子的n→σ*跃迁造成；还有电荷转移跃迁和配位体场微扰的d →d *跃迁。 (2)a. 227; b.242; c.274; d.286; e.242; f.268; g.242; h.353; i.298; j.268。 (3)(1)可以，232，242；（2）可以，237，249；（3）可以257，222；（4）可以，259， 242。 (4)上式：蓝移，ε变小，参见书； 下式：蓝移，ε变小，参见书。 (5)2.65?104 (6)258nm （11000）为对硝基苯甲酸；255nm （3470）为邻硝基苯甲酸。后者有位阻，共轭差。 (7)乙酰乙酸乙酯有烯醇式和酮式，烯醇式有共轭体系，其π→π*在240nm 附近。可见溶剂极性小，烯 醇式多，ε大。 (8). (9).为B ，254nm (10).H 2C 3 CH 3 (11).样品在水中不溶，丙酮和苯的透明下限太大，水、丙酮和苯不能用。乙醇、环己烷、甲醇可用，乙 醇最好，无毒、便宜，且测定后与文献值对照不用做溶剂校正。 (12).A 大，因 A 中的NH 2上的未共用电子对与苯环形成共轭，而 B 上的NH 2上的未共用电子对与苯环不 形成共轭。 第3章 IR (1).不一定，只有有偶极距变化的振动产生红外吸收。 (2)υC=O 的大小：RCOOR ’>RCOR ’>RCONHR ’ (3)A 的υC=O 大，B 有二甲氨基给电子共轭效应。 (4)（a ）p-CH 3-Ph-COOH 与Ph-COOCH 3不同，前者有COOH 、对二取代；后者有酯基及单取代 苯。所以，在3200~2500、900~650cm -1处不一样。另外，后者有1330~1230 cm -1最强峰，无955~915 cm -1宽峰；前者有3200~2500特征峰、955~915 cm -1宽峰，最强峰为υC=O 。 （b ）苯酚有单取代苯环，3100~3000、1625~1450、900~650的相关吸收；环己醇在 3000~2800、~1465有相关吸收。δOH 和υC-O 的吸收位置也不一样。 （5）A 是环状酸酐，有两个υC=O ；B 是内酯，有1个υC=O 。 （6）为前者。 （7）Ph-COCH 3 ; （8）p-NO 2-Ph-CHO; （9）1-辛烯， （10）（a ）1738 cm -1、1650 cm -1、1717 cm -1 分别B 、C 、A 的υC=O ；(b) 当溶剂极性减小时烯醇式 增多，故C 增强，A 、B 减弱；(c) 此强吸收对应着烯醇式中αβ不饱和酯的UV 光谱，溶剂由乙醇变为己烷时烯醇式增多，故此吸收增强。 （11）邻二甲苯。 （12） 乙酸乙酯。 33C CH 3CH 23333 (242nm)
波谱解析1-4答案
波谱解析试题1 一、名词解释 ： 1．发色团 2. 化学位移 二、简答题 ： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 三、化合物可能是A 或B ，它的紫外吸收 λmax 为314nm （lg ε=4.2），指出这个化合物是属于哪一种结构。 四、下面为化合物A 、B 的红外光谱图，可根据哪些振动吸收峰推断化合物A 、B 中分别存在哪些官能团？ A ： B ： (A) (B)
五、归属下列化合物碳谱中的碳信号。（15） 六、某化合物的分子式为C 14H 14S ，其氢谱如下图所示，试推断该化合物的结构式，并写出推导过程。（15分）
七、某化合物分子式为C3H7ON, 结合下面给出的图谱，试推断其结构，并写出简单的推导过程。
波谱解析试题1答案 一、名词解释： 1．发色团：从广义上讲, 分子中能吸收紫外光和(或)可见光的结构系统叫做发色团。因常用的紫外光谱仪的测定范围是200～40Onm 的近紫外区, 故在紫外分析中,只有π－π* 和（或） n－π* 跃迁才有意义。故从狭义上讲,凡具有π键电子的基团称为发色团 2. 化学位移：不同类型氢核因所处化学环境不同, 共振峰将分别出现在磁 场的不同区域。实际工作中多将待测氢核共振峰所在位置 ( 以磁场强度或相 应的共振频率表示 ) 与某基准物氢核共振峰所在位置进行比较, 求其相对距离, 称之为化学位移。 二、简答题： 1．红外光谱在结构研究中有何用途？ （1）鉴定是否为某已知成分 （2）鉴定未知结构的官能团 （3）其他方面的应用：几何构型的区别；立体构象的确定；分子互变异构与同分异构的确定。 2．偏共振去偶碳谱在结构研究中具有什么样的意义？ 当照射1H 核用的电磁辐射偏离所有l H 核的共振频率一定距离时, 测得的13C-NMR(OFR) 谱中将不能完全消除直接相连的氢的偶合影响。此时，13C 的信号将分别表现为q （CH3）, t （CH2），d（CH），s（C）。据此，可以判断谈的类型。 三、 A: 217（基值）+30（共轭双烯）＋5×2（环外双键）＋5×4（烷基）=277（nm）B: 217（基值）+30（共轭双烯）+36（同环二烯）＋5×1（环外双键）＋5×5 （烷基）=313（nm） 其中，化合物B的计算值与给出的紫外吸收λmax （314nm）接近，因此，该化合物为B。 四、 A：约3520 cm-1 为酚羟基（或酚OH）的伸缩振动，表明有酚羟基（或酚OH）；约1600，1580，1500，1450 cm-1 为苯环的骨架振动，表明有苯环。 B：约1750 cm-1 为酯羰基的振动吸收峰，表明有酯羰基。 五、 δ39.6（C-1），δ110.8（C-2），δ124.8（C-3），δ131.5（C-4），δ154.0（C-5），δ189.5（C-6） 六、 解析：C14H14S Ω=14＋1－(14/2) ＝8