光谱方法是以原子或分子的光谱学为基础建立起来的一大类分析方法。光谱学研究的是不同形式的辐射与物质的相互作用。根据传统观点,人们感兴趣的是电磁辐射与物质之间的相互作用。而现在的光谱学已经拓展到物质与其它能量形式(例如声波、离子和电子等粒子束)间的相互作用。
电磁辐射是物质内部原子、分子处于运动状态的一种外在表现形式,具有波粒二象性。
按照经典电磁理论的观点,电磁辐射是在空间传播着的交变电磁场,称之为电磁波。图1-1表示一束沿x轴方向传播的电磁波。电场矢量(E)在y轴方向上周期性地变化,相应的磁场矢量(H)在z轴方向上周期性地变化。因为电矢量同物质中的电子相互作用,所以,一般只用电矢量图来描述电磁波。
图1-1 电磁波的传播
作为一种波,电磁波也通常用频率ν、波λ和波数σ等参数来描述,它具有散 射、折射、反射、干涉、衍射和偏振等波的属性。
根据量子理论,电磁辐射是在空间高速运动的光量子(或称光子)流。可以用每个光子所具有的能量来表征。
电磁辐射的波动性和粒子性的关系可由普朗克方程描述
E = hν = hc/λ
h为普朗克常数,其值为6.626x10-34 J·s,c为光速。
光电效应,康普顿效应和拉曼效应均表明电磁辐射具有粒子的属性。