第8章农业物料的电磁特性.pptVIP

第八章 农业物料的电磁特性;电磁波谱;一、电磁波谱;电磁波：由电子的往复或周期性运动产生的电场、磁场变化形成电磁辐射 电子在特定频率范围内可被激化或振荡，热、电、化学变化、高频辐射均可导致电子激化或振荡 热：黑体辐射，如灯丝达3000℃时方能产生可见光区域的辐射能 电：电场两电极间距很小且电压很大可产生极化作用 化学变化：可导致光子的吸收或释放形成辐射 高频辐射： γ 射线、x射线、紫外线等均可形成激化辐射;电磁波谱;常用电磁波谱; 名 称 频率范围 波长范围 典型业务 甚低频VLF[超长波] 3~30KHz 100~10km 导航，声纳 低频LF[长波，LW] 30~300KHz 10~1km 导航，频标 中频MF[中波, MW] 300~3000KHz 1km~100m AM, 海上通信 高频HF[短波, SW] 3~30MHz 100m~10m AM, 通信 甚高频VHF[超短波] 30~300MHz 10~1m TV, FM, MC 特高频UHF[微波] 300~3000MHz 100~10cm TV, MC, GPS 超高频SHF[微波] 3~30GHz 10~1cm SDTV, 通信,雷达 极高频EHF[微波] 30~300GHz 10~1mm 通信, 雷达 光频 [光波] 1~50THz 300~0.006?m 光纤通信 ;用于加热、干燥的电磁波： 1~300MHz（radio frequency，RF，声频） 3~30MHz（高频，high frequency，HF；short wave，SW） 30-300 MHz（甚高频，very high frequency，VHF） 300MHz~300GHz（microwave，WM，微波） 300-3000 MHz（特高频，ultra high frequency，UHF） 3-30GHz（超高频，super high frequency，SHF ） 30~300 GHz（极高频，extremely high frequency，EHF ）;光谱;光色 ;几何因素：物料尺寸大小与波长间关系，若波长物料尺寸，则不能检测出光滑、粗糙表面间的差异。 吸收作用：分子吸收能量与其辐射激化能级有关，长波适于激化蒸汽和气体，短波适于激化液体、固体。 200~2.5nm 能造成液体、固体分子的低频振荡 100~10nm 对活体组织有电离作用 1nm 激化造成化学键的断裂，激发化学反应形成荧光 红外线携带能量不足以激发分子中的电子，相反吸收分子振动、旋转的能量 旋转吸收带主要在远红外波谱范围，振动吸收带主要在近红外波谱范围，即粒子只吸收特定波长、频率的光，可用于食品、农业物料等的成分分析 光的传递：反射、折射、衍射、透射等;红外波段 的划分 近红外：波长为0.8～2.5μm 中红外：波长为2.5～25μm 远红外：波长为25～1000μm 红外辐射窗口区 大气吸收 紫外波段：为氧、臭氧的强吸收带，波长＜0.29μm的紫外线几乎全部被大气吸收 可见光波段：氧的吸收带在0.69μm和0.76μm附近，臭氧的吸收带在0.6μm附近，水汽在0.5~0.7μm之间有几个吸收带，吸收作用均较弱 红外波段：二氧化碳在2.7μm、4.3μm、13~17μm为强吸收带，水汽在6μm及25μm以上波段有强吸收带，臭氧在8.3~10.6μm为强吸收带 红外辐射窗口区：1~2.5μm、3~5μm和8~13μm，允许红外辐射通过。8~13μm还称为热波段;红外辐射窗口区 中红外窗口(3.4-4.9μm)： 受CO2在4.3μm处的强吸收带影响，又分为3.4-4.2μm和4.6-4.9μm两个小窗口，前一个小窗口有较高的透射率，约为90%；后一个小窗口的透射率较低，约为50-60% 中红外光谱仪器：成熟、简单，应用广泛。基频振动是红外振动中吸收最强的振动，最适宜进行红外光谱的定性和定量分析 红外光谱分析 近红外：主要为含氢基团Ｘ－Ｈ（Ｘ＝Ｃ、Ｎ、Ｏ）振动的吸收光谱，可反映大多数类型有机化合物的组成和分子结构信息 中红外：该区又分为官能团区(或称特征频率区，4000~1330cm-1，2.5~7.5μm)和指纹区(1330～400cm-1 ，7.5~25μm)。指纹区的红外吸收光谱很复杂（各种单键的伸缩振动和多数基团的弯曲振动，如C—C，C—N，C—O键等），但对分子结构的变化高度敏感，能反映分子结构的细微变化。每一种有机化合物在该区谱带的位置、强度和形状均不相同，如人的指纹一样，可用于认证有机化合物。此外，该区还有一些特征吸收峰，有助于鉴定官