1）吸收光谱 (Absorption Spectroscopy):

• 原理: 当光通过物质时，特定波长的光子能量恰好等于物质分子或原子内部能级（电子、振动、转动）的差值时，这些光子会被吸收，导致透射光中相应波长位置出现强度下降（吸收峰）。

• 代表技术:

• 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis Absorption Spectroscopy): 测量分子中电子跃迁的吸收。主要用于定量分析（浓度）、定性分析（发色团）、研究配位反应等。

• 红外吸收光谱 (IR Absorption Spectroscopy): 测量分子中化学键的振动和转动能级跃迁的吸收。是鉴定有机化合物官能团、分子结构分析的最重要工具之一。

• 原子吸收光谱 (AAS)： 气态基态原子吸收特定波长的光。主要用于痕量金属元素的高灵敏度、高选择性定量分析。

• 核磁共振波谱 (NMR Spectroscopy)： 原子核在磁场中吸收特定频率的射频辐射（属于微波/射频波段）。提供分子中原子（如¹H, ¹³C）的化学环境、连接方式等信息，是结构解析的核心技术。(虽然常称波谱，但原理符合吸收光谱)
  

• 测量对象: 透射光强度与入射光强度的比值（透射率）或其对数值（吸光度）随波长的变化。

2）发射光谱 (Emission Spectroscopy):

• 原理: 物质吸收能量（光、热、电、化学能等）后被激发到高能态（激发态）。当激发态粒子返回到较低能态或基态时，会以光的形式释放能量，产生特定波长的发射峰。发射光子的能量等于两能级之间的差值（∆E = hν）。

  

• 代表技术: 

• 原子发射光谱 (AES)： 样品（通常溶液）在高温（如电弧、火花、电感耦合等离子体ICP）中蒸发、原子化并被激发，测量其元素特征谱线的发射强度用于元素定性和定量分析（如ICP-AES/OES）。 

• 原子荧光光谱 (AFS)： 气态基态原子吸收特定波长光后被激发，随后返回基态时发射荧光。兼具原子吸收和原子发射的优点（灵敏度高、光谱简单），常用于As, Hg, Se等元素分析。 

• 分子荧光光谱 (Fluorescence Spectroscopy)： 某些分子吸收紫外-可见光后被激发到单重激发态，然后通过发射比吸收波长更长的光子（斯托克斯位移）返回基态。用于荧光物质的定量、定性分析（灵敏度高），分子结构、环境极性、动力学研究等。 

• 分子磷光光谱 (Phosphorescence Spectroscopy)： 与荧光类似，但激发分子经过系间窜越进入三重激发态，再发射更长波长的光返回基态（寿命长于荧光）。较少用但有其特性。

•  化学发光 (Chemiluminescence)： 化学反应过程中产生的激发态中间体或产物释放能量时产生的发光。不需要激发光源。用于分析化学（高灵敏度）、生物发光检测等。 

• 拉曼光谱 (Raman Spectroscopy)： (虽然光源于激发，但本质上是散射！)

• 测量对象: 样品发射光的强度随波长的分布（发射光谱图）。

3）旋光光谱 (Optical Rotatory Dispersion, ORD) 和圆二色光谱 (Circular Dichroism, CD):

• 原理: 测量样品对偏振光的特殊作用。旋光性是线偏振光通过某些物质（通常是手性分子）时偏振面发生旋转的现象。圆二色性是指手性物质对左右旋圆偏振光的吸收程度不同。ORD描述旋光度随波长的变化；CD描述左右旋圆偏振光吸收差（∆A = A_L - A_R）随波长的变化。

• 应用: 主要用于研究手性化合物的绝对构型、构象（特别是生物大分子的二级结构，如蛋白质、核酸）、手性化合物的含量测定等。

1）分子光谱 (Molecular Spectroscopy):

• 研究对象: 分子（原子团）。

• 基本原理: 探测由分子整体（主要是价电子、分子骨架的振动/转动运动）引起的能级跃迁（能量较低，波长较长）。

• 能级跃迁类型: 电子跃迁（UV-Vis）、振动跃迁（IR）、转动跃迁（远IR/微波），以及混合（如振转）跃迁。

• 代表技术:

• 紫外-可见吸收光谱 (UV-Vis)

• 红外吸收光谱 (IR)

• 拉曼光谱 (Raman) - 基于分子的振动/转动

• 分子荧光光谱 (Fluorescence)

• 核磁共振波谱 (NMR) - 探测原子核在分子内环境中的跃迁

• 旋光光谱 (ORD) / 圆二色光谱 (CD)

• 微波光谱

• 提供信息: 分子的官能团、化学键类型、结构（包括构型、构象）、分子间作用力、浓度、反应历程等。

• 光谱特点: 谱带通常较宽，包含精细结构（特别是在气态下）。

2）原子光谱 (Atomic Spectroscopy):

• 研究对象: 原子（气态、自由态）。

• 基本原理: 探测原子外层或内层电子在原子能级（不涉及分子键）间的跃迁（能量较高，波长较短）。通常需要样品原子化（高温）。

  

• 能级跃迁类型: 主要是价电子跃迁（紫外、可见区）。

• 代表技术:

• 原子吸收光谱 (AAS)

• 原子发射光谱 (AES/OES - ICP-AES/OES, 电弧/火花AES)

• 原子荧光光谱 (AFS)

• X射线荧光光谱 (XRF) - 探测内层电子跃迁

• 提供信息:元素（尤其是金属和某些非金属）的种类（定性）和含量（定量）。

• 光谱特点: 谱线窄锐，通常是离散的线状光谱（即使在溶液中检测，前提是原子化）。

1. 棱镜光谱仪 (Prism Spectrometer):

• 原理: 利用光学棱镜对不同波长的光具有不同折射率（色散效应）。当复色光通过棱镜时，波长越短（蓝光），折射角越大；波长越长（红光），折射角越小。这样就将不同波长的光在空间上分离开来。

• 优点: 结构相对简单，无色差（使用单一棱镜）。

• 缺点:

• 色散不均匀: 色散率与波长三次方成反比，意味着短波（紫外、蓝光）色散大，长波（红光、红外）色散小。同一台仪器在光谱不同区域分辨率差异很大。

• 分辨率相对较低: 难以达到很高的分辨率。

• 透射率/反射损失: 光路中反射面多，能量损失较大。

• 应用: 现在多用于低分辨、宽范围波长的分光，或在教学演示仪器中。在要求高分辨率的地方已被光栅取代。

2. 衍射光栅光谱仪 (Diffraction Grating Spectrometer):

• 原理: 利用光的衍射和干涉原理。当光照射到刻有大量精密平行等宽等间距狭缝（称为刻线）的光学元件（光栅）时，不同波长的光在不同方向上满足衍射加强（干涉）条件，形成特定衍射角θ，从而在空间上分离开来。

• 优点:

• 色散均匀线性: 色散率近乎常数，光谱在整个波长范围内均匀分布。

• 分辨率高: 能够达到很高的分辨率（取决于刻线密度和尺寸）。

• 适用波段宽: 可从紫外到远红外广泛应用。

• 能量效率: 刻线形状可优化（闪耀光栅），使能量集中到特定方向特定波段，效率较高。

• 缺点: 可能存在不同级次光谱重叠（需要通过滤光片或前置单色器消除）；制造精密光栅成本较高。

• 应用: 现代光谱仪中绝对的主流分光元件，广泛应用在各个波段（从X射线到远红外）的光谱分析中。包括单色仪（逐波长输出单色光）和光谱仪（同时记录光谱）。

3. 干涉光谱仪 (Interference Spectrometer):

• 原理: 利用光的干涉现象（多光束干涉）。不同于棱镜和光栅的空间色散法，干涉仪将复色光分解成干涉条纹（干涉图），后者包含了所有频率成分及其强度的信息。通过数学变换（主要是傅里叶变换）将干涉图复原成传统的光谱图（强度vs波数/波长）。

• 代表仪器： 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR），迈克尔逊干涉仪是其核心。

• 优点:

• 高通量 (Jacquinot 优点 / Fellgett 优点): 没有狭缝限制，通光孔径大，样品或光源发出的光利用率高。或是在相同时间内采集到所有频率的信息（多路传输优点），信噪比高，扫描速度快（可动镜一次扫描即得全谱）。

• 高精度: 使用单色激光精确测定干涉图采样点位置，波数精度和重复性非常好。

• 宽光谱范围覆盖。

• 缺点: 需要精确控制可动镜的移动，对环境振动敏感；计算复杂（需要高速计算机进行傅里叶变换）；不能直接“看到”单色光。

• 应用: 主要用于红外光谱（FTIR是红外光谱的绝对主流），也用于远红外、近红外、拉曼光谱、核磁共振波谱（FT-NMR）等需要高灵敏度、快速扫描或高精度的场合。

光谱技术的分类不是绝对割裂的，很多技术可以划归到多个分类维度下。例如：

• 红外光谱 (IR)： 按原理是吸收光谱，按应用对象是分子光谱，按分光元件可以是光栅光谱仪或更常见的傅里叶变换干涉光谱仪（FTIR）。

• 原子吸收光谱 (AAS)： 按原理是吸收光谱，按应用对象是原子光谱，按分光元件通常是光栅单色仪。

• 拉曼光谱 (Raman)： 按作用本质是非弹性散射，其结果（光谱图）在形式上类似于“发射”（有位移的谱线），按应用对象是分子光谱，按分光元件是高分辨率光栅光谱仪或FT光谱仪。