光谱学在本科教育中的意义（11篇）

光谱学在本科教育中的意义（11篇）光谱学在本科教育中的意义　　资料范本　　本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载　　谱学导论(大纲)　　地点：__________________下面是小编为大家整理的光谱学在本科教育中的意义（11篇）,供大家参考。

篇一：光谱学在本科教育中的意义

　　资料范本

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　　谱学导论(大纲)

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　　222.009.1谱学导论教学大纲

　　学分数3周学时3总学时54教学目的与要求

　　课程性质:谱学导论是化学类各专业(包括:化学，应用化学,高分子材料与工程,材料化学)本科学生的一门基础课程,学生在修读完或同时修读分析化学,物理化学,有机化学时修读本课程.基本内容:谱学技术是当代化学研究的重要手段，课程主要以化合物波谱分析,晶体结构分析和表面分析三部分为主.内容包括分子光谱（紫外光谱、红外光谱和拉曼光谱）,磁共振谱（核磁共振和顺磁共振）,质谱,χ射线荧光及衍射谱和表面能谱（XPS、UPS和AES）。重点讨论各类图谱形成的基本原理,测量方法及仪器，结构分析基本方法。并适当介绍在化学其他方面应用。

　　基本要求:通过本课程的学习,要求学生掌握各种谱学方法的基本知识,基本原理和基本的解析方法,理解仪器的构造和测量原理,并能解析一些简单的物质的图谱,提高学生解决化学问题的能力。

　　教学内容及学时分配:绪论

　　分子光谱基础(10学时)1-1多原子分子的结构和对称性

　　1.1.1对称元素和对称操作

　　1.1.2群和分子点群

　　1.1.3群表示及其性质;1-2分子内粒子运动和光谱特征

　　1.2.1核运动与电子运动的分离

　　1.2.2分子光谱的分布和特征

　　1.2.3跃迁概率与选律

　　1.2.4线形和线宽

　　1-3转动光谱

　　1.3.1质心平动的分离

　　1.3.2双原子分子的刚性转子模型

　　1.3.3非刚性转子模型

　　1.3.4多原子分子的振动光谱

　　1.3.5转动光谱的应用

　　1-4振动光谱

　　1.4.1双原子分子的振动方程

　　1.4.2简谐振子模型

　　1.4.3非简谐振子模型

　　1.4.4振动光谱的精细结构-----转振光谱

　　1.4.5多原子分子的振动模式

　　1-5电子光谱

　　1.5.1双原子分子的电子能级及其表示方法

　　1.5.2电子光谱选律

　　1.5.3电子光谱的精细结构

　　1.5.4Franck-Condon原理

　　1.5.5多原子分子电子光谱

　　1-6拉曼光谱

　　1.6.1拉曼散射效应

　　1.6.2拉曼光谱选律及其与红外光谱的互补性

　　1.6.3转动拉曼光谱

　　1.6.4振动拉曼光谱

　　1.6.5共振拉曼光谱

　　1-7光谱的动力学性质——瞬态光谱

　　1.7.1含时Schr?dinger方程

　　1.6.2时间分辨光谱测量

　　1-8分子光谱的定量分析基础

　　1.8.1光吸收定律——比尔定律

　　1.8.2分子光谱的定量分析中的定量方法

　　第二章

　　红外和拉曼光谱(6学时)2-1红外光谱仪

　　2.1.1色散型红外光谱仪

　　2.1.2傅立叶变换红外光谱仪

　　2-2红外光谱的测量

　　2.2.1样品的制备

　　2.2.2测试条件对谱带的影响

　　2-3红外光谱的特征吸收峰

　　2.3.1影响特征吸收峰的结构因素

　　2.3.2各类官能团的特征吸收峰

　　2-4红外光谱的应用

　　2-5拉曼光谱仪及应用简介

　　2.5.1仪器简介

　　2.5.2特点及应用概况

　　第三章

　　紫外和可见吸收光谱(3学时)3-1紫外和可见光谱仪

　　3.1.1紫外和可见光谱仪的主要组成部分

　　3.1.2紫外及可见光谱仪的类型

　　3-2影响紫外光谱的因素

　　3.2.1紫外光谱吸收带的分类

　　3.2.2测试条件对紫外及可见吸收谱带的影响;3-3有机化合物的紫外光谱

　　3.3.1共轭烯烃的紫外吸收

　　3.3.2共轭烯酮的紫外吸收

　　3.3.3芳香化合物的紫外吸收

　　3.3.4杂环化合物的紫外吸收

　　3-4无机化合物的紫外光谱

　　3.4.1电荷转移吸收带

　　3.4.2配位体场吸收带

　　3-5紫外-可见光谱的应用

　　3-6荧光光谱

　　第四章

　　磁共振谱(9学时)4-1物质的磁性

　　4.1.1物质的磁性

　　4.1.2分子磁矩及与外磁场的相互作用化学位移

　　4.1.3核磁矩及与外磁场的相互作用

　　4-2核磁共振的基本原理

　　4.2.1核磁共振现象

　　4.2.2化学位移

　　4.2.3自旋-自旋耦合作用

　　4.2.4弛豫

　　4-3核磁共振仪简介

　　4.3.1连续波核磁共振谱仪（CW-NMR）

　　4.3.2脉冲傅里叶变化核磁共振谱仪（PFT-NMR）

　　4-41H核磁共振

　　4.4.1屏蔽效应

　　4.4.2各类质子的化学位移

　　4.4.3化学等价与磁等价

　　4.4.4一级裂分

　　4.4.5自旋体系分类和复杂裂分

　　4.4.6几类常见的耦合及其耦合常数

　　4.4.71H核磁共振谱图解析时常用的一些辅助手段

　　4.4.81H核磁共振谱的应用

　　4-5核磁共振碳谱

　　4.5.1引言

　　4.5.213CNMR化学位移

　　4.5.313C谱中的耦合问题

　　4.5.413C核磁共振谱的应用;4-6核磁共振碳谱

　　4.6.1固体高分辨核磁共振

　　4.6.2二维核磁共振（2D-NMR）

　　4.6.3三维NMR谱

　　4.6.4脉冲梯度场

　　4.6.5核磁共振成像

　　4-7电子顺磁共振谱

　　4.7.1基本原理

　　4.7.2仪器和方法

　　4.7.3研究对象和应用举例

　　第五章

　　质谱法(4学时)5-1质谱仪

　　5.1.1基本原理

　　5.1.2进样系统

　　5.1.3离子源

　　5.1.4质量分析器

　　5.1.5检测及记录

　　5-2质谱图及其离子峰

　　5.2.1质谱图与质谱表

　　5.2.2主要离子峰的类型

　　5.2.3有机化合物的碎裂

　　5-3质谱分析应用

　　5.3.1有机质谱定性分析及图谱解析

　　5.3.2质谱的定量分析

　　5-4质谱的联用技术

　　5.4.1色谱-质谱联用

　　5.3.2质谱-质谱联用(MS-MS)第六章X-射线衍射与荧光光谱(10学时)6-1X射线的产生、性质及特点

　　6.1.1X射线的产生及性质

　　6.1.2X射线与物质的相互作用

　　6-2晶体结构的周期性与对称性

　　6.2.1结构周期性和点阵单位

　　6.2.2结构对称性和晶系的划分

　　6.2.3晶面的表示方法

　　6-3晶X射线单晶衍射法

　　6.3.1结构周期性和点阵单位

　　6.3.2衍射强度和晶胞内原子分布

　　6.3.3单晶衍射实验方法简介

　　6-4X射线多晶衍射法

　　6.4.1特点和原理

　　6.4.2粉末衍射图的获得

　　6.4.3粉末衍射的应用

　　6-5电子衍射法简介

　　6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较

　　6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构

　　6.5.3低能电子衍射法在表面分析中的应用

　　6-5电子衍射法简介

　　6.5.1电子衍射法与X射线衍射法比较

　　6.5.2电子衍射法测定气体分子的几何结构

　　6-6X射线荧光光谱分析

　　6.6.1X射线荧光分析方法及应用

　　6.6.2X射线荧光光谱仪

　　第七章

　　电子能谱(8学时)7-1电子能谱基本原理

　　7-2紫外光电能谱

　　7.2.1图谱特征

　　7.2.2振动精细结构

　　7.2.3自旋与轨道耦合

　　7.2.4自旋与自旋耦合

　　7-3X-射线光电子能谱

　　7.3.1图谱特征

　　7.3.2化学位移

　　7-4俄歇电子能谱

　　7.4.1俄歇过程和俄歇电子能量

　　7.4.2俄歇图谱

　　7.4.3化学效应

　　7-5电子能谱仪简介

　　7.5.1激发源

　　7.5.2电子能量分析器

　　7.5.3检测器

　　7.5.4真空系统

　　7.5.5样品处理

　　7-6电子能谱的应用

　　7.6.1表面组成的分析

　　7.6.2化学状态的鉴定

　　7.6.3在催化研究中的应用

　　第八章

　　波谱技术在分子结构分析中的应用(2学时)8-1波谱技术鉴定未知物结构的一般方法

　　8.1.1分子式的确定

　　8.1.2分子片断推测

　　8.1.3分子片断连结

　　8-2分子结构的波谱综合解析步骤

　　8-3应用举例

　　教学方式:本课程以课堂讲授为主。

　　考核方式:学期末以笔试方式考试.教材和参考书:教材:《谱学导论》范康年主编，高等教育出版社，2001年7月。

　　参考书：《物理化学》，邓景发、范康年编，高等教育出版社，1993年。

　　本课程历史沿革:本课程是化学系1996年新增设的一门基础课,以物质的结构分析方法为主体，由原有机化学,结构化学,仪器分析课程中的相关内容发展组合而成.最初由范康年和方屹主讲，1999年起由范康年、陆靖和屠波等主讲，2001年出版教材。

　　编制者:范康年

　　审定者:徐华龙

　　系主任:范康年

　　制定日期:2003年12月

篇二：光谱学在本科教育中的意义

　　光谱学的发展史

　　光谱学的发展史由查字典物理网资料整理

　　光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。

　　其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。

　　实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的;他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。

　　从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的严重课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。

　　氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家

　　埃斯特朗探测出来的。此后的20年，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年，从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明明的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。

　　尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年，玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。

　　/2能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量，而且还具有自旋角动量。

　　这两种角动量的结合便胜利地解释了光谱线的分裂现象。

　　电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的，以便解释碱金属原子光谱的测量结果。

　　在狄喇克的相对论性量子力学中，电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢靠的理论基础，它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。

　　1896年，塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线，发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。

　　次年，洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。塞曼效应不仅在理论上具有严重意义，而且在应用中也是严重的。在繁复光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，它有用地帮助了人们对于繁复光谱的理解。

　　/2

篇三：光谱学在本科教育中的意义

　　“多彩光谱”评估法浅析及其教育启示

　　专业：学前教育

　　姓名：

　　学号：2【摘要】近几年，我国权威人士采取了一系列的改革措施，明确确定了学前教育的重要地位。为了发展学前教育，多彩光谱方案作为来自美国的先进课程评估方案逐渐在我国传播开来，试图改革我国各大幼儿园课程组织中传统的、阻碍儿童发展的方面。本文首先介绍了多彩光谱评估法的由来和具体实施方式，然后分几个方面指出了该评估法实施过程中的优缺点，以及对我国学前教育的启示。

　　【关键词】多彩光谱；评估法；儿童；方案；

　　多彩光谱方案主要致力于对美国当时风靡一时的以测量语言和数理逻辑能力为主的斯比智力量表评估法进行超越，试图用长达十年的实验研究，说明儿童潜在的或外显的能力远远超出了传统的智商测试所能够反映的范围，每个儿童都有在一个或几个领域里发展强项的潜力，对儿童进行智能评估应该考虑儿童所处的环境和文化差异，不能孤立地与儿童将来可能从事的社会活动相分离来进行评估。

　　一、“多彩光谱方案”简介

　　《多彩光谱项目》是哈佛大学《零点项目》的一个分支。《零点项目》始于前苏联于1957年发射第一颗原子弹成功之后十年，主要任务是研究在学校中加强艺术教育，开放人脑的形象思维。研究动机是试图将艺术教育结合于科学教育，使美国的科技人员兼具艺术素质，从而培养出更多优秀人才为美国当时的科学技术服务，以赶超前苏联。多彩光谱方案最初是为美国中产阶级的幼儿园所设计，为确定学前儿童是否已出现清楚的智能组合而开发出的一种新的评价方法和课程方案。随后，该方案从一种评估智力强项的工具演变成了一种独特氛围的教育环境。其适用范围也逐渐扩大。

　　多彩光谱方案的理论基础是霍华德·加德纳教授的多元智力理论和大卫亨利·费尔德曼教授的非普遍性理论。加德纳于1983年出版的《智能结构：多元智力理论》指出每个人至少有七种相互独立的智能，每种智能有其自身的符号系统和解决问题的方式。多元智力理论倡导一个人的智力不等于IQ分数，其关注的是一个人如何综合运用多种智力来解决问题。费尔德曼于1980年出版了《超越智能发展的普遍性》，他对皮亚杰的认知发展阶段固定论提出了质疑，他认为：“人类在很多领域的发展既不会是每一个人都必须经历的，也不是脱离激发这些活动的特定环境而产生的。”①

　　认知发展是从普遍性领域到非普遍性领域的发展的连续体，期间经过“泛文化的”、“文化的”、“训练为基础的”、“特殊的”这四个领域的发展。这个认知发展过程可以类比与从新手逐渐变为专家的过程。他认为儿童具有独特的倾向性，应该将不同的教育方式应用于不同的儿童。

　　二、“多彩光谱”评估法

　　多彩光谱所采用的是对各种智能一视同仁的公平测量方法。不同于传统测试的智能评估，它是一套依据更宽阔的智能观展现儿童智能多样性的评估方法。这种评估方法创造条件让儿童在多个领域活动，与真实的情境互动。它用一系列涵盖各个领域的、与儿童的日常生活相联系的学习活动，通过儿童真实地完成任务的过程，来评价和培养儿童。在使用多彩光谱项目的评价过程中，幼儿是主动的参与者，积极的展示者，而不是被动的测试接受者。评价的情境是幼儿感兴趣的、能参与的、能理解的。多彩光谱方案不是单纯的评价工具，它为儿童发展多元智能而创设丰富的活动，是一种结合了评价功能与日常教学功能的综合方案。

　　（一）

　　评估内容

　　光谱评估包括8种智力领域，共15种评估活动，还有儿童在解决具体问题时反映出的工作风格。另外，光谱评估从这15种评估活动中延伸出8套关键能力，作为教师建构各种活动材料和形式的依据。8种智力领域为：运动；语言；

　　①Feldman，D．H．BeyondUniversalsinCognitiveDevelopment【M】．Norword，NewJersey：AblexPublishingCorporation，1998：84数学；自然科学；机械和建构、社会理解力；视觉艺术；音乐。相应的评估活动为:两周一次的运动课、障碍跑；故事板活动、报告者活动；恐龙游戏、公共汽车游戏；发现区、寻宝藏游戏、沉浮活动、组装活动；班级模型、同伴互动列表；艺术文件夹；唱歌活动、辨音及配对游戏。相应的8套关键能力包括：身体控制、对节奏的敏感；自己创编叙述故事、描写性报道；数字推理、空间推理；理解因果和功能联系、视觉空间能力、利于机械物体解决问题；观察技能、辨别能力；视觉知觉、视觉艺术创造；音乐感悟力、制造力；理解自己、理解他人。②

　　(二)

　　评估策略

　　多彩光谱方案的评估大致分为以下几步：首先，引导儿童涉足更多学习领域；然后，识别并支持儿童的强项领域；最后，利用儿童的智力强项改善其整个学业表现。③

　　在《多彩光谱》项目的教室里，儿童每天都接触大量用于启发其运用多种智能的素材。该方案并不采用标着“空间”“数理逻辑”的素材直接激发智能，而是采用能体现有意义的社会角色或最终状态的教材来激发各种智能的组合。④

　　1.

　　向儿童全面展示7种学习领域。光谱方案采用的是课程与评价相

　　结合的方式，方案设计了以上7种学习领域，以满足不同儿童展

　　现和发展自己不同智力特征需要。选择以领域而不是智力来设置

　　课程内容，凸显出光谱方案对儿童整体性的理解，也体现了光谱

　　方案尊重儿童认知差异的本质。

　　2.

　　用通过多种方式、从多角度地挖掘儿童的强项。从儿童自身的智

　　力组合或非普遍性领域的发展来看，每个儿童都有其相对的强项。

　　教师可以以光谱评估中列出的8套关键能力为依据，观察儿童在

　　不同领域的强项和弱项，同时关注儿童的兴趣和能力差异。

　　3.

　　在具体的情境下发展儿童的强项。光谱方案通过合作的方式有针

　　对性地发展儿童的强项。例如：每星期邀请“导师”来学校指导

　　②Krechevsky．ProjectSpectrum：PreschoolAssessmentHandbook【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：3③

　　Chen，J．Q，Krechevsky，MandViens，J，Buildingonchildren’sstrengths：theexperienceofprojectspectrum【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：49④

　　AnneBruetsch,J．D．MultipleIntelligencesLessonPlanBook【M】．Tucson：ZephyrPress，1995：93儿童，使儿童有机会与成人合作；学校与博物馆合作，使两种独

　　具特色的学习环境相互促进；设计“可以带回家”的活动，让家

　　长参与到光谱活动中来;让儿童轮流担任强项领域活动的领导，扩

　　大儿童之家的合作交流。

　　4.

　　为儿童发展搭建桥梁。即：利用儿童的强项促进其弱项发展。搭

　　建桥梁的方式有：迁移学习内容；迁移工作风格；迁移关键能力

　　等方式。在搭建桥梁的过程中，教师必须向儿童全面展示工具和

　　材料的使用方法，并通过提问的方式来帮助儿童对他们的工作进

　　行反思。⑤

　　光谱方案信守着这样一个信念：“每一位儿童所展现的能力剖面各具特色，如同智慧的光谱。智慧的力量并不是固定的，通过教育的机会和一个充满引人入胜的材料和活动的环境，可以增加它的力量。一旦儿童的强项被发现，教师可以利用这些信息设计一个更个人化的教育方案”。⑥

　　（三）

　　评估的特点

　　多彩光谱评估法是通过多种渠道、采取多种形式、在多种不同的实际生活情境下进行的，考察儿童解决实际问题的能力和创造出初步精神产品和物质产品能力的评价。在多彩光谱评估中，儿童积极主动地协助搜集、记录《多彩光谱》项目活动中的材料，主动参与到评估活动中来。该评估法旨在揭示儿童意想不到的强项领域，能够为儿童带来自信，这特别有利于在传统学校课程里表现不佳的儿童。⑦其特点主要体现在以下几方面：

　　1.

　　以发现儿童的强项为其评估的重点。其目标是发现并培养儿童在认知上的强项和兴趣点。通过赞扬儿童的强项，使儿童自信心增加，积极地在其强项和弱项之间建立联系，最终促成全面发展。

　　2.

　　在真实情境下进行评估。首先，光谱评估是在具体的情境下，在具体活动中对儿童进行评估的。另外，光谱评估扎根于有意义的、⑤⑥

　　霍力岩等．重新审视多元智力【M】．北京：北京师范大学出版社，2007：261—265霍力岩等．多元智力理论与多元智力课程研究【M】．北京：教育科学出版社，2003：45—54⑦

　　Gardner，H，MultipleIntelligences：theTheoryinPractice【M】NewYork：BasicBooksPress，1993：113真实世界的活动，以社会实际需要的成人角色作为终极状态指导评估活动。

　　3.

　　评估手段多样化。光谱评估既有结构化的方法，如：根据8套关键技能来确定评估的参照体系。也有非结构化的方法，如：为每个儿童建立光谱档案，搜集每个儿童的8种领域的所有资料。这种多样化的评估是一种形成性评估。

　　4.

　　评估的范围和程度广泛而深入。光谱评估突破了传统智力测试的狭窄性，涉及多种智力领域；另外，光谱评估还有一个维度：工作风格，如儿童的自信心水平、坚持性水平以及对细节的关注程度。

　　5.

　　模糊了课程和评价之间的界限。光谱评估所用材料既是学习的材料，又是评估的工具。评估在儿童活动的过程中进行，既使儿童展现出了自己的强项，同时也使教师有机会深入细致观察儿童的学习，并改进自己的教学策略。

　　6.

　　鼓励儿童自我评估和多方力量共同评估。与传统的评估模式不同的是，多彩光谱评估倡导内外结合进行多样化评估。评估不再只是外在权威的事情，儿童的评估主体地位得到了认可。评估分别由来自教师、家长、同伴、儿童本人甚至包括社区成员的评价共同组成。

　　（四）

　　评估的局限性

　　多彩光谱评估法主要是为促进儿童发展而进行的情景性、形成性评估。该评估法的优势十分明显，但通过对该方案本身的深入分析，也不难发现该方案存在一些局限性。首先，多彩光谱方案试图将多元智能理论和非普遍性认知发展理论实践化，这本身是一个艰难的过程。其次，光谱方案的实验样本偏小，其研究结论是否值的推广有待思考，而方案实施者需要有较良好的素质，才能保证实验结果的客观性。然后，不管是在“一测定终身”的美国，还是在“一考定终身”的中国，大部分的家长都极其重视儿童的语言和逻辑数理智力发展，在多元智能思

　　想的指引下，他们希望培养儿童的各方面智能都得到发展，使儿童不只承受学业压力，又徒增了其他方面智力学习的压力。再者，在我国的教育体制未变的大背景条件下，多彩光谱方案的实施仍旧会和传统的教育观念相抵触，不一定会给我国的儿童带来幸福。毕竟学业成绩仍旧是我国社会评定人的重要基础。

　　三、教育启示

　　一直以来，尽管“鉴别”和“选拔”并不是我国幼儿园进行教育评价的主要目的，但其相关影响依然存在。一些幼儿园的教育活动依旧是为了幼小衔接而展开的。随着社会的发展，我国幼儿园课程的编制和实施慢慢开始受来自西方的先进教育理论的积极影响，多元智力理论和非普遍性认知发展理论指导下的多彩光谱评估法的逐渐推广，至少在以下几方面对我国的学前教育有所启示：

　　（一）

　　树立更加个性化的因材施教的教育观。在多彩光谱的理论之一：非普遍性发展理论中，费尔德曼对皮亚杰的认知发展理论作出了超越。他对皮亚杰所认为的不管文化背景和过往经验如何，每一个儿童都必须经过认知发展的固定的四个阶段的观点提出了质疑。在费尔德曼看来，儿童在获得普遍性发展的同时，都各自在追求获得非普遍性领域中高级智能的发展。这些高级智能是在某种特定环境和教育支持下获得的。他的理论实际上是强调儿童认知发展的个体独特性和创造性。因此，教育必须为每个儿童提供适宜的教学环境和契机，重视每个儿童的独特智力的发展，根据儿童在不同领域的认知能力发展特点、成长路线和发展阶段来开展教育。另外，学前儿童主要是在泛文化阶段的背景下成长起来的，所以，教育还必须注重文化背景对儿童发展的影响。

　　（二）

　　协调好终结性评估和生成性评估之间的关系。光谱方案与直接教学知识和技能，从而为入小学作学业准备为目标的课程模式不同，与将幼儿园教师的作用完全缩小化的“生成性课程模式”也不同。光谱方案试图在学业的和以儿童为中心的课程中搭建起桥梁，以系统的方式培养儿童的认知技能。光谱方案不赞成将儿童看成被动的接受学习者，对

　　直接教学的课程模式提出了批评；另外，它也不赞成完全以儿童的兴趣和需要为出发点，放任自流地让儿童随性发展。在幼儿园教学活动中，教师应该以儿童的智能强项为切入点，创造条件让儿童在真实世界内的领域学习和探索，使儿童的智能向多元方向发展。教师必须解决好知识技能与一般能力、教师的教与儿童需要的关系。

　　（三）

　　建构综合的幼儿园课程结构。幼儿园课程结构必须注重均衡性、选择性、综合性和全面性。多彩光谱方案创设了8种学习领域：运动；语言；数学；自然科学；机械和建构、社会理解力；视觉艺术；音乐。通过主题活动将这些领域联系起来，引导儿童在真实的情境中解决实际问题。领域不仅强调学科本身的意义，还强调不同文化背景的学科内容组织应该有其民族性的一面。以领域为界限的课程内容组织打破了原有的学科体系；以主题为线索将相关领域串联起来，则强调了整体性。多彩光谱方案的成功实施为美国幼儿园儿童个体带来了诸多好处，它确实是对传统的课程结构的一种超越。这种课程结构是值得我国幼儿园根据自身的需求来有选择性的借鉴的。

　　（四）

　　建立情境化课程评估体系。加德纳教授反对“智能仅仅存在于人的头脑中”的观点，他继承了维果斯基的文化影响思想，坚信智能的文化特性。所以他反对用标准化的智能测试评估来评价儿童的智能高低，倡导全面建立情景化课程评估体系。即：在具体的、真实的活动情境中来评估儿童的智能。使对儿童的评估和课程的实施同步进行。在幼儿园教学活动中，教师应该营造丰富的有利于儿童和同伴、儿童和环境交互作用的学习环境，模糊评估与课程之间的界限，使儿童在积极、主动的参与活动中显示出智能强项。同时，教师应该本着评估促进儿童发展的宗旨，对儿童进行灵活的情境化课程评估。

　　结

　　语

　　多彩光谱评估法自20世纪80年代在美国兴起之后，也逐渐在我国教育界引起了重视。各大幼儿园纷纷开始效仿此方案，有点甚至全盘照搬美国，不顾我国

　　的不同国情和我国儿童的个体差异影响。为了最大限度借光谱方案来为我国学前教育服务，光谱评估法到底应该以怎样的方式和程度和我国幼儿园课程实施相结合，值得进一步思考。

　　参

　　考

　　文

　　献

　　【1】Feldman，D．H．BeyondUniversalsinCognitiveDevelopment【M】．Norword，NewJersey：AblexPublishingCorporation，1998：84【2】Krechevsky．ProjectSpectrum：PreschoolAssessmentHandbook【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：3【3】Chen，J．Q，Krechevsky，MandViens，J，Buildingonchildren’sstrengths：theexperienceofprojectspectrum【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：49【4】AnneBruetsch,J．D．MultipleIntelligencesLessonPlanBook【M】．Tucson：ZephyrPress，1995：93【5】霍力岩等．重新审视多元智力【M】．北京：北京师范大学出版社，2007：261—265【6】霍力岩等．多元智力理论与多元智力课程研究【M】．北京：教育科学出版社，2003：45—54【7】Gardner，H，MultipleIntelligences：theTheoryinPractice【M】NewYork：BasicBooksPress，1993：113

篇四：光谱学在本科教育中的意义

　　光

　　谱

　　学

　　光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列，根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。

　　通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具，在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。

　　光谱学的发展简史

　　光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。

　　其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。

　　实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。

　　从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。

　　氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年，从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。

　　尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年，玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。

　　能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量，而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。

　　电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的，以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在狄喇克的相对论性量子力学中，电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢固的理论基础，它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。

　　1896年，塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线，发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。次年，洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。

　　塞曼效应不仅在理论上具有重要意义，而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。

　　光谱学的内容

　　根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学，从不同方面提供物质微观结构知识及不同的化学分析方法。

　　发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。

　　现在观测到的原子发射的光谱线已有百万条了。每种原子都有其独特的光谱，犹如人的指纹一样是各不相同的。根据光谱学的理论，每种原子都有其自身的一系列分立的能态，每一能态都有一定的能量。

　　我们把氢原子光谱的最小能量定为最低能量，这个能态称为基态，相应的能级称为基能级。当原子以某种方法从基态被提升到较高的能态上时，原子的内部能量增加了，原子就会把这种多余的能量以光的形式发射出来，于是产生了原子的发射光谱，反之就产生吸收光谱。这种原子能态的变化不是连续的，而是量子性的，我们称之为原子能级之间的跃迁。

　　在分子的发射光谱中，研究的主要内容是二原子分子的发射光谱。在分子中，电子态的能量比振动态的能量大50～100倍，而振动态的能量比转动态的能量大50～100倍。因此在分子的电子态之间的跃迁中，总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成带状光谱。

　　从发射光谱的研究中可以得到原子与分子的能级结构的知识，包括有关重要常数的测量。并且原子发射光谱广泛地应用于化学分析中。

　　当一束具有连续波长的光通过一种物质时，光束中的某些成分便会有所减弱，当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展成光谱时，就得到该物质的吸收光谱。几乎所有物质都有其独特的吸收光谱。原子的吸收光谱所给出的有关能级结构的知识同发射光谱所给出的是互为补充的。

　　一般来说，吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光，吸收的程度如何，为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。

　　吸收光谱的光谱范围是很广阔的，大约从10纳米到1000微米。在200纳米到800纳米的光谱范围内，可以观测到固体、液体和溶液的吸收，这些吸收有的是连续的，称为一般吸收光谱；有的显示出一个或多个吸收带，称为选择吸收光谱。所有这些光谱都是由于分子的电子态的变化而产生的。

　　选择吸收光谱在有机化学中有广泛的应用，包括对化合物的鉴定、化学过程的控制、分子结构的确定、定性和定量化学分析等。

　　分子的红外吸收光谱一般是研究分子的振动光谱与转动光谱的，其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。

　　分子振动光谱的研究表明，许多振动频率基本上是分子内部的某些很小的原子团的振动频率，并且这些频率就是这些原子团的特征，而不管分子的其余的成分如何。这很像可见光区域色基的吸收光谱，这一事实在分子红外吸收光谱的应用中是很重要的。多年来都用来研究多原子分子结构、分子的定量及定性分析等。

　　在散射光谱学中，喇曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当光通过物质时，除了光的透射和光的吸收外，还观测到光的散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外(瑞利散射和廷德耳散射)，还包括一些新的频率。这种产生新频率的散射称为喇曼散射，其光谱称为喇曼光谱。

　　喇曼散射的强度是极小的，大约为瑞利散射的千分之一。喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原因。

　　由于喇曼散射非常弱，所以一直到1928年才被印度物理学家喇曼等所发现。他们在用汞灯的单色光来照射某些液体时，在液体的散射光中观测到了频率低于入射光频率的新谱线。在喇曼等人宣布了他们的发现的几个月后，苏联物理学家兰茨见格等也独立地报道了晶体中的这种效应的存在。

　　喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。

　　喇曼散射强度是十分微弱的，在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。自从激光器得到发展以后，利用激光器作为激发光源，喇曼光谱学技术发生了很大的变革。激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得喇曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子激光器与氨离子激光器。于是喇曼光谱学的研究又变得非常活跃了，其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面喇曼光谱技术也已成为很有用的工具。

　　其它光学分支学科

　　光学、几何光学、波动光学、大气光学、海洋光学、量子光学、光谱学、生理光学、电子光学、集成光学、空间光学

篇五：光谱学在本科教育中的意义

　　光谱学

　　光谱学是一门主要涉及物理学及化学的重要交叉学科，通过光谱来研究电磁波与物质之间的相互作用。光是一种由各种波长（或者频率）的电磁波叠加起来的电磁辐射。光谱是一类借助光栅、棱镜、傅里叶变换等分光手段将一束电磁辐射的某项性质解析成此辐射的各个组成波长对此性质的贡献的图表。例如一幅吸收光谱可以在某个波段按照从低到高的波长顺序列出物质对于相应波长的吸收程度。随着科技的进展，光谱学所涉及的电磁波波段越来越宽广，从波长处于皮米级的γ射线，到X射线，紫外线，可见光区域，红外线，微波，再到波长可达几公里的无线电波，都有其与物质作用的特征形式。按照光与物质的作用形式，光谱一般可分为吸收光谱、发射光谱、散射光谱等。通过光谱学研究，人们可以解析原子与分子的能级与几何结构、特定化学过程的反应速率、某物质在太空中特定区域的浓度分布等多方面的微观与宏观性质。人们也可以利用物质的特定组成结构来产生具有特殊光学性质的光谱，例如特定频率的激光。光谱学并不仅是一门基础科学，在日常应用中它也是一种重要的定性、定量测量方法，例如水质中各项物质含量的分析、通过分析血液中蛋白质的含量进行疾病预防与监测、使用最优波段进行光纤通讯等。自上世纪中叶激光被发现以来，人类对于光的控制达到了新的阶段，可以产生具有前所未有的亮度、频率分布以及时间分辨率的电磁辐射，开启了通向非线性光学与非线性光谱学的大门，使得光谱学处于高速发展的崭新时期。

　　光谱学的研究已有三百多年的历史了。1666年，I.牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光展成从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是最早对光谱的研究。

　　光谱学光谱学

　　其后一直到1802年，W.H.渥拉斯顿与1814年

　　J.von夫琅和费彼此独立地观察到了光谱线。每条谱线只代表一种“颜色”的光。这里颜色一词是广义的。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。

　　实用光谱学是由G.R.基尔霍夫与R.W.E.本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，还利用这种方法发现了几种当时还为人所不知的元素，并且证明了在太阳里存在着多种已知的元素。

　　从19世纪中叶起一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。事实上，它们终于成为近代化学、固体物理乃至应用学科诸如电子学的基础。

　　氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家A.J.埃斯特朗探测出来的（光波波长的单位即以他的姓氏命名，1埃等于10-8厘米）。此后的20年中，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年，从事天文测量的瑞士科学家J.J.巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子谱线的位置。此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光谱学家J.R.里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们都能满足一个简单的公式。这个公式后来写成

　　公式公式

　　(1)

　　其中λ为波长，以埃为单位。m和n取正整数1，2，3,…。b和с为常数，其数值依赖于不同元素不同线系。R的值对于所有元素的线系都几乎相同，称为里德伯常数。当式(1)中的b，с都等于零时，则式(1)简化为巴耳末公式。

　　公式公式

　　(2)以适当的m和n的值代入式(2)中，就得到了氢原子光谱中所有谱线的波长。

　　尽管氢原子光谱线的波长的表示式(2)十分简单，但对其起因当时却茫然不知。一直到1913年，N.玻尔才对它作出了明确的解释。玻尔不仅导出式(2),而且也计算出里德伯常数的数值。虽然玻尔理论在概念上比以前有了很大进展，但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。例如，早在1892年A.A.迈克耳孙就发现了巴耳末系中的最强线实际上是由紧靠近的两条线组成的，它们之间的间隔约为0.14埃。

　　能够满意地解释这种光谱线的分裂以及其他复杂原子光谱的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量，而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。

　　光谱学光谱学

　　电子自旋的概念首先是在1925年由G.E.乌伦贝克和S.A.古兹密特作为假设而引入的，以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在P.A.M.狄喇克的相对论性量子力学中，电子自旋

　　（包括质子自旋与中子自旋）的概念有了牢固的理论基础，这乃是基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。

　　1896年，P.塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光谱线的影响。结果发现所研究的光谱线分裂成为密集的三重线，而且这些谱线都是偏振的。现代把这种现象称为塞曼效应。1897年，H.A.洛伦兹对于这个效应作了满意的解释，其基本概念是光由各向同性的谐振子发射出来的，这些谐振子的运动在磁场中受到了磁力线的作用，产生了塞曼分裂。但是，1898年，T.普雷斯顿观察到锌线（4722埃）与镉线（4800埃）在磁场中分裂为四重线而非三重线。类似的现象别人也观察到了。后来人们便把谱线的三重线分裂称为正常塞曼效应，而把所有例外情况称为反常塞曼效应。

　　塞曼效应不仅在理论上具有重要意义，而且在实用上也是重要的，在复杂光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。另一方面，被称为斯塔克效应的光谱线在电场中的分裂（1913）则仅具有理论意义，而对于光谱线的分析却无实际用途。

　　内容

　　根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学从不同方面提供物质微观结构知识及不同的化学分析

　　光谱学光谱学

　　方法。

　　发射光谱学

　　发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。

　　现代观测到的原子发射的光谱线已有百万条了。每种原子都有其独特的光谱，犹如人的指纹一样是各不相同的。根据光谱学的理论，每种原子都有其自身的一系列分立的能态，每一能态都有一定的能量。以氢原子为例，能量的大小可表示为(3)式中n取从1到∞的正整数，称为主量子数，从经典的观点来说，n是描写电子围绕原子核运动的轨道的大小的。每一个

　　n值也就决定了一个能级。RH为氢原子的里德伯常数。h为普朗克常数。公式中的负号是因为习惯上把相应于n=∞的能量定为最高值并令它等于零，而相应于n=1的能量则定为最低能量，这个能态称为基态，相应的能级称为基能级。当原子以某种方法从基态被提升到较高的能态上时，原子的内部能量增加了，原子就会把这种多余的能量以光的形式发射出来，于是产生了原子的发射光谱。原子发射出来的光的频率v为，光谱学光谱学

　　(4)式中Wh为较高能级的能量，Wi为较低能级的能量。频率经常以厘米倒数（cm-1）来量度；1厘米倒数是在1cm长度内所包括的波长数目。

　　光谱学

　　在细致地描写原子中的电子运动时，除了主量子数n以外，还有另外三个量子数，分别以l、m和s表示。l是描写电子轨道运动角动量的大小的，称为角量子数，它的值取（n-1）到0之间的正整数。l=0的电子称为s电子，l=1的电子为p电子，l=2的电子为d电子等。量子数m是描写电子的运动轨道在空间的取向的，称为磁量子数,它的值不能大于l但可以为负。对于给定l来说，m=l，l-1,…，-l。s为电子自旋量子数，是描写电子自旋的角动量的，等。它产生出光谱中的多重线。

　　光谱学光谱学

　　如果原子中产生光谱的电子不只一个时，各个电子的自旋的矢量和S为电子组态的总自旋。量子数S永远是正数。对于轨道角动量也是如此，它们的和给出原子的总轨道角动量（量子数为L）。L=0时，有关的能态称为S态；L=1时，称为P态；L=2时，称为D态等。多电子原子能级的高低依赖于S,依赖于L，也依赖于S与L之间的相互作用。S与L结合在一起给出原子的总角动量J。量子数J取正值，其范围在L与S之差的最小值和L+S的最大值之间。在光谱学中，常常以符号MLJ来表示原子的能级或者光谱项。其中M=2S+1为光谱的多重性，是表示能级分裂的数目的。例，则M=2，这意味着每个能级（S能级除外）都分裂成两个成分，碱金属原子能级就属于这种情况。对于两个电子的原子而言，S=0或1，这取决于两电子的自旋方向是平行的还是反平行，因之能级的多重性或者为1（能级无分裂）或者为3（每一能级分裂成三个成分）。碱土金属原子的能级就属于这种情况。依次类推。

　　光谱学光谱学

　　原子在各能级之间的跃迁就产生出光谱线来，从高能级向低能级的跃迁产生发射光谱；反之，产生吸收光谱。根据量子力学的法则，原子在能级之间的跃迁是遵守选择定则的，这些选择定则为

　　ΔL=0，±1；ΔS=0；ΔJ=0（除了J=0），±1。符号ΔL表示跃迁中的初态与终态的L值之差。ΔS和ΔJ的意义同此。

　　在分子的发射光谱中，研究的主要内容是二原子分子的发射光谱在分子中，电子围绕着两个或多个原子核运动，像原子一样，每种运动都有其特定的能级。除了电子运动之外，原子核围绕其中心彼此作周期振动;此外，这些原子核作为整体也会围绕某些轴在空间转动。所有这些运动都会显示在分子光谱中，因而分子光谱就变得十分复杂了。

　　分子中的电子，像原子中的电子一样有四个量子数。但在二原子分子中，电子为两个原子核所共有，因而量子数m

　　就由一个新的量子数λ来代替了。λ表示电子轨道对于分子轴的取向，它可以为正值也可以为负值，但在数值上不能大于l。在二原子分子中，λ同自旋s的结合很相似于原子中的l与s的结合。它们结合在一起的代数和表示电子的总角动量在分子轴上的投影，其数值由Λ表示，Λ=0，1，2，…。相应于Λ的不同的值的电子态分别由大写的希腊字母Σ、∏、Δ、Ф、…表示。分子能态的符号同原子相似为MΛ，M仍等于2S+1。例如H2、N2、HCl等的最低电子态为1Σ，O2的为3Σ，NO的为2∏等。

　　光谱学光谱学

　　在分子中，电子态的能量比振动态的能量大50～100倍，而振动态的能量比转动态的能量大50～100倍。因此，在分子的电子态之间的跃迁中，总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成带状光谱。

　　从发射光谱的研究中可以得到原子与分子的能级结构的知识，包括有关重要常数的测量。并且原子发射光谱广泛地应用于化学分析中。

　　吸收光谱学

　　当一束具有连续波长的光通过一种物质时，光束中的某些成分便会有所减弱，当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展成光谱时，就得到该物质的吸收光谱。几乎所有物质都有其独特的吸收光谱。原子的吸收光谱所给出的有关能级结构的知识同发射光谱所给出的是互为补充的。

　　一般来说，吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光，吸收的程度如何，为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。

　　吸收光谱的光谱范围是很广阔的，大约从10nm到1000μm。在200nm到800nm的光谱范围内，可以观测到固体、液体和溶液的吸收，这些吸收有的是连续的，称为一般吸收光谱；有的显示出一个或多个吸收带，称为选择吸收光谱。所有这些光谱都是由于分子的电子态的变化而产生的。

　　选择吸收光谱在有机化学中有广泛的应用，包括对化合物的鉴定、化学过程的控制、分子结构的确定、定性和定量化学分析等。

　　光谱学光谱学

　　分子的红外吸收光谱一般是研究分子的振动光谱与转动光谱的，其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。

　　分子振动光谱的研究表明，许多振动频率基本上是分子内部的某些很小的原子团的振动频率，并且这些频率就是这些原子团的特征，而不管分子的其余的成分如何。这很像可见光区域色基的吸收光谱，这一事实在分子红外吸收光谱的应用中是很重要的。多年来都用来研究多原子分子结构、分子的定量及定性分析等。

　　在散射光谱学中，拉曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当光通过物质时，除了光的透射和光的吸收外，还观测到光的散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外（瑞利散射和廷德耳散射），还包括一些新的频率。这种产生新频率的散射称为喇曼散射，其光谱称为拉曼光谱。

　　拉曼散射的强度是极小的，大约为瑞利散射的千分之一。拉曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是拉曼光谱具有广泛应用的原因。

　　光谱学光谱学

　　由于拉曼散射非常弱，所以一直到1928年才被印度物理学家拉曼等所发现。他们在用汞灯的单色光来照射某些液体时，在液体的散射光中观测到了频率低于入射光频率的新谱线。在拉曼等人宣布了他们的发现的几个月后，苏联物理学家兰茨见格等也独立地报道了晶体中的这种效应的存在。

　　拉曼效应起源于分子振动（和点阵振动）与转动，因此从拉曼光谱中可以得到分子振动能级（点阵振动能级）与转动能级结构的知识。

　　拉曼散射强度是十分微弱的，在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很

　　费时间。自从激光器得到发展以后，利用激光器作为激发光源，拉曼光谱学技术发生了很大的变革。激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得拉曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子激光器与氨离子激光器。于是拉曼光谱学的研究又变得非常活跃了，其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面拉曼光谱技术也已成为很有用的工具。

　　束箔光谱学

　　束箔光谱学是21世纪国际上发展起来的一门新兴学科。主要内容是，用被加速的离子撞击不同元素的薄箔的方法研究基础原子物理学、测量电子能级的平均寿命。

　　光谱学光谱学

　　现代国际上已有很多人将加速器改装用来研究束箔问题。能量在102～103eV范围的束箔实验可以揭示被加速的元素低电离的电子特性，高达8～10MeV/核子的范围可以产生高Z的单电子和双电子系统的跃迁，这种跃迁可灵敏地检验量子电动力学。束箔技术应用于天体物理问题上，可以对日冕的性质以及银河系中元素的丰度得到很好的理解。

　　从事原子物理学、光谱学、天体物理学等研究工作的实验学家和理论学家阅读本书会获得很多原子系统的丰富信息。大学物理系的师生和研究生阅读本书，亦会受益。

　　光声光谱学

　　以光声效应为基础的一种新型光谱分析检测技术。用一束强度可调制的单色光照射到

　　密封于光声池中的样品上，样品吸收光能，并以释放热能的方式退激，释放的热能使样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而导致介质产生周期性压力波动，这种压力波动可用灵敏的微音器或压电陶瓷传声器检测，并通过放大得到光声信号，这就是光声效应。若入射单色光波长可变，则可测到随波长而变的光声信号图谱，这就是光声光谱。若入射光是聚焦而成的细束光并按样品的x-y轴扫描方式移动，则能记录到光声信号随样品位置的变化，这就是光声成像技术。

　　光谱学光谱学

　　光声光谱的设备及其原理如图所示。入射光为强度经过调制的单色光，光强度调制可用切光器。光声池是一封闭容器，内放样品和传声器。图中所示的是固体样品，样品周围充以不吸收光辐射的气体介质，如空气。若是液体或气体样品，则用样品充满光声池。传声器应很灵敏，对于气体样品，电容型驻极体传声器比较适宜，它配以电子检测系统可测10-6℃的温升或10-9J/（cm3·s）的热量输入。对于液体和固体样品，最好采用与样品紧密接触的压电陶瓷检测器。

　　由于光声光谱测量的是样品吸收光能的大小，因而反射光、散射光等对测量干扰很小，故光声光谱适于测量高散射样品、不透光样品、吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品等，而且样品无论是晶体、粉末、胶体等均可测量，这是普通光谱做不到的。光声效应与调制频率有关，改变调制频率可获得样品表面不同深度的信息，所以它是提供表面不同深度结构信息的无损探测方法。

　　光声光谱学是光谱技术与量热技术结合的产物，是20世纪70年代初发展起来的检测物质和研究物质性能的新方法。光声技术在不断发展，已出现适用于气体分析的二氧化碳激光光源红外光声光谱仪，适用于固体和液体分析的氙灯紫外-可见光声光谱仪，以及傅里

　　叶变换光声光谱仪。光热偏转光谱法、光声拉曼光谱法、光声显微镜、激光热透镜法及热波成像技术都在迅速发展。光声光谱技术在物理、化学、生物学、医学、地质学和材料科学等方面得到广泛应用。

　　分类

　　按物质和光的作用方式分，可分为以下三类：

　　①发射光谱学

　　利用原子或分子的发射光谱进行研究。每种原

　　光谱学光谱学

　　子和分子都有特定的能级结构和光谱系列，通过对发射光谱的研究可得到关于原子和分子能级结构的许多知识、测定各种重要常数以及进行化学元素的定性和定量分析等。

　　②吸收光谱学

　　分子或原子团在各个波段均有特征吸收，主要表现为分子光谱所特有的带状吸收谱（见光谱）。广泛被采用的红外吸收光谱是由分子的同一电子态内不同振动和转动能级间的跃迁产生。红外吸收光谱主要用来研究分子的能级结构和分子结构，或进行分子的定性和定量分析等。对吸收光谱和发射光谱的研究常互为补充。

　　③拉曼光谱学

　　在拉曼散射中，拉曼谱线起源于散射物质分子的振动和转动，反映了分子的内部结构和运动，通过拉曼光谱可对化合物进行定性和定量分析、测定分子的振动和转动频率及有关常数、了解分子内部或分子间的作用力、推断分子结构的对称性和几何形状等。拉曼光谱的应用范围遍及物理学、化学、生物学的许多领域。新型光源激光的应用有力地推动了拉曼光谱学的发展。

　　按光源的不同分为，可分为以下两类：

　　①激光光谱学

　　以激光为光源的光谱学分支。激光的谱线宽度窄、强度高和方向性好等独特优点给光谱学带来了全新的面貌，它不仅具有极高的光谱分辨率和探测灵敏度，而且还开拓了包括非线性效应和相干拉曼光谱学等在内的许多新领域。

　　②非激光光谱学

　　高分辨光谱学

　　综述

　　研究消除谱线多普勒增宽的光谱学分支。这里只涉及非线性领域。提高光谱学的分辨率一直是光谱学家努力解决的课题之一。早期原子光谱的研究工作受到光谱仪的分辨本领的限制，使用了迈克耳孙干涉仪及法布里－珀罗干涉仪等灵敏仪器后，便有效地提高了测量光波波长的精密度。但是，对于很靠近的光谱线仍是分辨不开的，例如氢原子光谱中的巴耳末线的成分。这并不是因为干涉仪的性能不够完善，而是因为谱线不够细锐。谱线的宽度掩盖了它的细致结构。谱线增宽的一部分原因是自然宽度的增加，即使在最佳的观测条件下，光谱线也不是绝对单色的。其原因是原子的稳态并不是真正的稳态，原子被激发后，会在一定的时间内辐射能量，也就是说，处于激发态的原子总是要衰变的。激发态的这种有限寿命增大了谱线的自然宽度。

　　谱线的自然宽度给光谱学的分辨设置了一个限度。但是一直到激光器在光谱研究中得到应用之前，几乎无法达到这个限度，其原因是在气体样品中，谱线在更大的程度上为多普勒效应所增宽，寻常的光谱学技术无法有效地消除谱线的多普勒增宽，因而也就难于提高光谱学的分辨率了。

　　自1970年以来，激光光谱学技术得到了很快的发展，这种技术的成效之一是显著地提高了光谱学的分辨率，提高了几个数量级。激光光谱学方法能够有效地消除谱线的多普勒增宽。这些方法主要是饱和光谱学、偏振光谱学及双光子光谱学。

　　饱和光谱学

　　依据激光的两种主要性质：窄的谱线宽度和高的强度。所使用的激光器多是连续波调频激光器，特别是染料激光器。在强激光光束中，气体原子吸收光子的速率超过了原子返回原始能级的速率，因而能够使吸收给定频率的光子的原子数目有所减少。这就是说，激光光束在道路上“扫除了”吸收这种频率的原子。当以相同频率的另一光束沿着同一道路通过气体样品时，就会发现气体原子对这种频率的光的吸收减少了。容器板www.gxhydl.com实际上，利用这种效应进行高分辨光谱学的研究时，是把调频激光器的光束分裂成一个强的饱和光束和一个弱的测试光束。所谓饱和光束，粗略地说，就是能够激发大数目的原子，使原子的激发呈现饱和状态。这两条光束沿着相同的路程通过气体原子样品，但它们的传播方向相反。当激光器的输出频率进行扫描并且正好调到原子能级跃

　　迁的频率时，强的饱和光束便为一组特定的原子所吸收，这些原子在光束方向的速度分量为零。而在光束方向有速度分量的原子，由于多普勒效应，便不会吸收饱和光束中的光子。饱和光束就使得选定的态上的原子数目减少，因而在测试光束通过原子样品时，相应地经受到了小的吸收。这种吸收的频率范围由于没有多普勒效应而很窄。如果激光光束的频率稍稍偏离于原子跃迁的频率，则两个光束便分别地和不同的原子发生相互作用，而不是像光束的频率恰好为原子跃迁频率时，两个光束和同一原子发生相互作用那样。因此，饱和光束对于测试光束的吸收便不起任何作用。由此可见，饱和光谱技术给出的测试光束信号的宽度很窄，几乎接近谱线的自然宽度。

　　饱和光谱学技术是消除谱线的多普勒增宽的有效方法之一，它的用途是很广的。例子之一是用来研究氢原子光谱的巴耳末α线的精细结构，研究的结果比以前的精度高得多。此外，在吸收光谱中首次观测到了2S┩与2P┩能级的兰姆移位。氢原子光谱的精细结构的精确数据提高了里德伯常数的精度。根据这种研究所确定的里德伯常数R=（109737.311±0.012）cm,这比以前的精度提高了近10倍。

　　偏振光谱学

　　消除多普勒效应的另一种方法是偏振光谱学技术。这种技术的特点是，测量光的偏振的微小变化比测量强度的变化要容易得多，因而测量的灵敏度可以明显地提高。如同在饱和光谱学中那样，从激光器出射的光束也分为两束，其中一个比另一个要强得多，并且也是以相反方向通过所研究的样品的。但是，在偏振光谱学中，弱的测试光束是线偏振的并且通过放在交叉偏振器之间的气体样品。如果测试光束在通过样品时不改变它的偏振情况，是不会到达探测器的。但是饱和光束却能引起这种改变。因为当它首先通过四分之一波片时，它就变为圆偏振光了。圆偏振光的电场方向是转动的，或是顺时针转动或是逆时针转动。原子吸收圆偏振光的几率依赖于原子的角动量的取向。初始原子的取向是无规的，但

　　当某些原子的取向能够吸收一种圆偏振光后，饱和光束便使得这些原子所处的原子能级变空了，而具有相反角动量取向的原子相对变多了。当线偏振的测试光束通过气体的同一区域时，取向的原子便会改变测试光束的传播。这个原因是容易理解的。线偏振光可以看作是强度相等的两种圆偏振光的叠加，一种圆偏振光的电场沿着顺时针方向转动，另一种圆偏振光的电场沿着逆时针方向转动。当测试光束通过气体时，它碰到的原子会过多地吸收一种圆偏振的光，因为这些原子相对的数目是多的。其结果是一种圆偏振光的强度有所减弱，而另一种则相对地变强。因此，从气体样品中出来的测试光束不再是线偏振的，而变为椭圆偏振光了。这样，测试光束就有了一个分量能够通过交叉的偏振器。但是，所有这些情况的发生必须是饱和光束与测试光束作用于相同原子上，即无多普勒移位的原子上。在这方面偏振光谱学同饱和光谱学是一样的，事实上，偏振光谱学是从饱和光谱学中派生出来的。这种光谱学技术的最大特点是基本上没有噪声，利用这种技术可以得到更为精密的能级结构知识，例如，测量结果把里德伯常数值的精度提高了三倍，而使之成为最精确的已知基本常数。

　　双光子光谱学

　　也是消除光谱线多普勒增宽的一种好方法。这种技术于1974年首先见诸报道。在这种技术中，一束光由反射镜沿着原路线反射回去，从而它们沿着相同的光轴向相反方向传播，叠加后成为驻波。气体样品便放置在驻波场中。如果把激光光束的频率调到所选定的原子跃迁频率的一半时，在一定的条件下，同光束发生相互作用的每一个原子会同时地从两个相反方向传播的光束中各吸收一个光子。

　　设想在驻波场中沿着光轴方向运动着的一个原子在吸收从相反方向来的两个光子时，光子之一的多普勒移位是朝着紫光方向的，也就是说具有较高的频率，而另一个光子的多普勒移位则是朝着红光方向的，移位的大小同前一个光子的相等。所以，两个被吸收的光

　　子的总能量为常数，而不管原子的运动速度如何。因此，双光子吸收便抵消了原子运动的多普勒效应，原子吸收的光频率之和恰好为原子跃迁频率。如果激光器的输出频率稍稍偏离于原子跃迁频率的一半时，原子便不会吸收两个相反方向的光子。因此，消除谱线多普勒增宽的效果是不佳的。即只有当激光频率同原子跃迁频率相匹配时，才能有效地消除多普勒增宽。

　　在双光子吸收光谱学中，所有同激光光束发生相互作用的原子都能对无多普勒效应的信号作出贡献，而不仅限于垂直光轴方向运动的原子，因此无多普勒效应的信号是很强的。这同饱和光谱学和偏振光谱学不同。在这两种光谱中，没有多普勒效应的原子是有选择的，原子的运动要垂直于光轴；而在双光子吸收光谱学中，凡是同光束发生相互作用的原子都可消除其多普勒效应。

　　应用领域

　　高分辨光谱学技术广泛地应用于原子和分子的能级结构的研究中。直到现在，所得到的资料都属于验证理论的预言。但是20世纪物理学中的一些重大变化许多是由于理论和观测之间微小差别的发现而引起的，高分辨光谱学可能在这方面作出贡献来。

篇六：光谱学在本科教育中的意义

　　“多彩光谱”评估法浅析及其教育启示

　　专业：学前教育

　　姓名：

　　学号：2【摘要】近几年，我国权威人士采取了一系列的改革措施，明确确定了学前教育的重要地位。为了发展学前教育，多彩光谱方案作为来自美国的先进课程评估方案逐渐在我国传播开来，试图改革我国各大幼儿园课程组织中传统的、阻碍儿童发展的方面。本文首先介绍了多彩光谱评估法的由来和具体实施方式，然后分几个方面指出了该评估法实施过程中的优缺点，以及对我国学前教育的启示。

　　【关键词】多彩光谱；评估法；儿童；方案；

　　多彩光谱方案主要致力于对美国当时风靡一时的以测量语言和数理逻辑能力为主的斯比智力量表评估法进行超越，试图用长达十年的实验研究，说明儿童潜在的或外显的能力远远超出了传统的智商测试所能够反映的范围，每个儿童都有在一个或几个领域里发展强项的潜力，对儿童进行智能评估应该考虑儿童所处的环境和文化差异，不能孤立地与儿童将来可能从事的社会活动相分离来进行评估。

　　一、“多彩光谱方案”简介

　　《多彩光谱项目》是哈佛大学《零点项目》的一个分支。《零点项目》始于前苏联于1957年发射第一颗原子弹成功之后十年，主要任务是研究在学校中加强艺术教育，开放人脑的形象思维。研究动机是试图将艺术教育结合于科学教育，使美国的科技人员兼具艺术素质，从而培养出更多优秀人才为美国当时的科学技术服务，以赶超前苏联。多彩光谱方案最初是为美国中产阶级的幼儿园所设计，为确定学前儿童是否已出现清楚的智能组合而开发出的一种新的评价方法和课程方案。随后，该方案从一种评估智力强项的工具演变成了一种独特氛围的教育环境。其适用范围也逐渐扩大。

　　多彩光谱方案的理论基础是霍华德·加德纳教授的多元智力理论和大卫亨利·费尔德曼教授的非普遍性理论。加德纳于1983年出版的《智能结构：多元智力理论》指出每个人至少有七种相互独立的智能，每种智能有其自身的符号系统和解决问题的方式。多元智力理论倡导一个人的智力不等于IQ分数，其关注的是一个人如何综合运用多种智力来解决问题。费尔德曼于1980年出版了《超越智能发展的普遍性》，他对皮亚杰的认知发展阶段固定论提出了质疑，他认为：“人类在很多领域的发展既不会是每一个人都必须经历的，也不是脱离激发这些活动的特定环境而产生的。”①

　　认知发展是从普遍性领域到非普遍性领域的发展的连续体，期间经过“泛文化的”、“文化的”、“训练为基础的”、“特殊的”这四个领域的发展。这个认知发展过程可以类比与从新手逐渐变为专家的过程。他认为儿童具有独特的倾向性，应该将不同的教育方式应用于不同的儿童。

　　二、“多彩光谱”评估法

　　多彩光谱所采用的是对各种智能一视同仁的公平测量方法。不同于传统测试的智能评估，它是一套依据更宽阔的智能观展现儿童智能多样性的评估方法。这种评估方法创造条件让儿童在多个领域活动，与真实的情境互动。它用一系列涵盖各个领域的、与儿童的日常生活相联系的学习活动，通过儿童真实地完成任务的过程，来评价和培养儿童。在使用多彩光谱项目的评价过程中，幼儿是主动的参与者，积极的展示者，而不是被动的测试接受者。评价的情境是幼儿感兴趣的、能参与的、能理解的。多彩光谱方案不是单纯的评价工具，它为儿童发展多元智能而创设丰富的活动，是一种结合了评价功能与日常教学功能的综合方案。

　　（一）

　　评估内容

　　光谱评估包括8种智力领域，共15种评估活动，还有儿童在解决具体问题时反映出的工作风格。另外，光谱评估从这15种评估活动中延伸出8套关键能力，作为教师建构各种活动材料和形式的依据。8种智力领域为：运动；语言；

　　Feldman，D．H．BeyondUniversalsinCognitiveDevelopment【M】．Norword，NewJersey：AblexPublishingCorporation，1998：84①

　　数学；自然科学；机械和建构、社会理解力；视觉艺术；音乐。相应的评估活动为:两周一次的运动课、障碍跑；故事板活动、报告者活动；恐龙游戏、公共汽车游戏；发现区、寻宝藏游戏、沉浮活动、组装活动；班级模型、同伴互动列表；艺术文件夹；唱歌活动、辨音及配对游戏。相应的8套关键能力包括：身体控制、对节奏的敏感；自己创编叙述故事、描写性报道；数字推理、空间推理；理解因果和功能联系、视觉空间能力、利于机械物体解决问题；观察技能、辨别能力；视觉知觉、视觉艺术创造；音乐感悟力、制造力；理解自己、理解他人。②

　　(二)

　　评估策略

　　多彩光谱方案的评估大致分为以下几步：首先，引导儿童涉足更多学习领域；然后，识别并支持儿童的强项领域；最后，利用儿童的智力强项改善其整个学业表现。③

　　在《多彩光谱》项目的教室里，儿童每天都接触大量用于启发其运用多种智能的素材。该方案并不采用标着“空间”“数理逻辑”的素材直接激发智能，而是采用能体现有意义的社会角色或最终状态的教材来激发各种智能的组合。④

　　1.

　　向儿童全面展示7种学习领域。光谱方案采用的是课程与评价相

　　结合的方式，方案设计了以上7种学习领域，以满足不同儿童展

　　现和发展自己不同智力特征需要。选择以领域而不是智力来设置

　　课程内容，凸显出光谱方案对儿童整体性的理解，也体现了光谱

　　方案尊重儿童认知差异的本质。

　　2.

　　用通过多种方式、从多角度地挖掘儿童的强项。从儿童自身的智

　　力组合或非普遍性领域的发展来看，每个儿童都有其相对的强项。

　　教师可以以光谱评估中列出的8套关键能力为依据，观察儿童在

　　不同领域的强项和弱项，同时关注儿童的兴趣和能力差异。

　　3.

　　在具体的情境下发展儿童的强项。光谱方案通过合作的方式有针

　　对性地发展儿童的强项。例如：每星期邀请“导师”来学校指导

　　Krechevsky．ProjectSpectrum：PreschoolAssessmentHandbook【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：3③

　　Chen，J．Q，Krechevsky，MandViens，J，Buildingonchildren’sstrengths：theexperienceofprojectspectrum【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：49④

　　AnneBruetsch,J．D．MultipleIntelligencesLessonPlanBook【M】．Tucson：ZephyrPress，1995：93②

　　儿童，使儿童有机会与成人合作；学校与博物馆合作，使两种独

　　具特色的学习环境相互促进；设计“可以带回家”的活动，让家

　　长参与到光谱活动中来;让儿童轮流担任强项领域活动的领导，扩

　　大儿童之家的合作交流。

　　4.

　　为儿童发展搭建桥梁。即：利用儿童的强项促进其弱项发展。搭

　　建桥梁的方式有：迁移学习内容；迁移工作风格；迁移关键能力

　　等方式。在搭建桥梁的过程中，教师必须向儿童全面展示工具和

　　材料的使用方法，并通过提问的方式来帮助儿童对他们的工作进

　　行反思。⑤

　　光谱方案信守着这样一个信念：“每一位儿童所展现的能力剖面各具特色，如同智慧的光谱。智慧的力量并不是固定的，通过教育的机会和一个充满引人入胜的材料和活动的环境，可以增加它的力量。一旦儿童的强项被发现，教师可以利用这些信息设计一个更个人化的教育方案”。⑥

　　（三）

　　评估的特点

　　多彩光谱评估法是通过多种渠道、采取多种形式、在多种不同的实际生活情境下进行的，考察儿童解决实际问题的能力和创造出初步精神产品和物质产品能力的评价。在多彩光谱评估中，儿童积极主动地协助搜集、记录《多彩光谱》项目活动中的材料，主动参与到评估活动中来。该评估法旨在揭示儿童意想不到的强项领域，能够为儿童带来自信，这特别有利于在传统学校课程里表现不佳的儿童。⑦其特点主要体现在以下几方面：

　　1.

　　以发现儿童的强项为其评估的重点。其目标是发现并培养儿童在认知上的强项和兴趣点。通过赞扬儿童的强项，使儿童自信心增加，积极地在其强项和弱项之间建立联系，最终促成全面发展。

　　2.

　　在真实情境下进行评估。首先，光谱评估是在具体的情境下，在具体活动中对儿童进行评估的。另外，光谱评估扎根于有意义的、霍力岩等．重新审视多元智力【M】．北京：北京师范大学出版社，2007：261—265⑥

　　霍力岩等．多元智力理论与多元智力课程研究【M】．北京：教育科学出版社，2003：45—54⑦

　　Gardner，H，MultipleIntelligences：theTheoryinPractice【M】NewYork：BasicBooksPress，1993：113⑤

　　真实世界的活动，以社会实际需要的成人角色作为终极状态指导评估活动。

　　3.

　　评估手段多样化。光谱评估既有结构化的方法，如：根据8套关键技能来确定评估的参照体系。也有非结构化的方法，如：为每个儿童建立光谱档案，搜集每个儿童的8种领域的所有资料。这种多样化的评估是一种形成性评估。

　　4.

　　评估的范围和程度广泛而深入。光谱评估突破了传统智力测试的狭窄性，涉及多种智力领域；另外，光谱评估还有一个维度：工作风格，如儿童的自信心水平、坚持性水平以及对细节的关注程度。

　　5.

　　模糊了课程和评价之间的界限。光谱评估所用材料既是学习的材料，又是评估的工具。评估在儿童活动的过程中进行，既使儿童展现出了自己的强项，同时也使教师有机会深入细致观察儿童的学习，并改进自己的教学策略。

　　6.

　　鼓励儿童自我评估和多方力量共同评估。与传统的评估模式不同的是，多彩光谱评估倡导内外结合进行多样化评估。评估不再只是外在权威的事情，儿童的评估主体地位得到了认可。评估分别由来自教师、家长、同伴、儿童本人甚至包括社区成员的评价共同组成。

　　（四）

　　评估的局限性

　　多彩光谱评估法主要是为促进儿童发展而进行的情景性、形成性评估。该评估法的优势十分明显，但通过对该方案本身的深入分析，也不难发现该方案存在一些局限性。首先，多彩光谱方案试图将多元智能理论和非普遍性认知发展理论实践化，这本身是一个艰难的过程。其次，光谱方案的实验样本偏小，其研究结论是否值的推广有待思考，而方案实施者需要有较良好的素质，才能保证实验结果的客观性。然后，不管是在“一测定终身”的美国，还是在“一考定终身”的中国，大部分的家长都极其重视儿童的语言和逻辑数理智力发展，在多元智能思

　　想的指引下，他们希望培养儿童的各方面智能都得到发展，使儿童不只承受学业压力，又徒增了其他方面智力学习的压力。再者，在我国的教育体制未变的大背景条件下，多彩光谱方案的实施仍旧会和传统的教育观念相抵触，不一定会给我国的儿童带来幸福。毕竟学业成绩仍旧是我国社会评定人的重要基础。

　　三、教育启示

　　一直以来，尽管“鉴别”和“选拔”并不是我国幼儿园进行教育评价的主要目的，但其相关影响依然存在。一些幼儿园的教育活动依旧是为了幼小衔接而展开的。随着社会的发展，我国幼儿园课程的编制和实施慢慢开始受来自西方的先进教育理论的积极影响，多元智力理论和非普遍性认知发展理论指导下的多彩光谱评估法的逐渐推广，至少在以下几方面对我国的学前教育有所启示：

　　（一）

　　树立更加个性化的因材施教的教育观。在多彩光谱的理论之一：非普遍性发展理论中，费尔德曼对皮亚杰的认知发展理论作出了超越。他对皮亚杰所认为的不管文化背景和过往经验如何，每一个儿童都必须经过认知发展的固定的四个阶段的观点提出了质疑。在费尔德曼看来，儿童在获得普遍性发展的同时，都各自在追求获得非普遍性领域中高级智能的发展。这些高级智能是在某种特定环境和教育支持下获得的。他的理论实际上是强调儿童认知发展的个体独特性和创造性。因此，教育必须为每个儿童提供适宜的教学环境和契机，重视每个儿童的独特智力的发展，根据儿童在不同领域的认知能力发展特点、成长路线和发展阶段来开展教育。另外，学前儿童主要是在泛文化阶段的背景下成长起来的，所以，教育还必须注重文化背景对儿童发展的影响。

　　（二）

　　协调好终结性评估和生成性评估之间的关系。光谱方案与直接教学知识和技能，从而为入小学作学业准备为目标的课程模式不同，与将幼儿园教师的作用完全缩小化的“生成性课程模式”也不同。光谱方案试图在学业的和以儿童为中心的课程中搭建起桥梁，以系统的方式培养儿童的认知技能。光谱方案不赞成将儿童看成被动的接受学习者，对

　　直接教学的课程模式提出了批评；另外，它也不赞成完全以儿童的兴趣和需要为出发点，放任自流地让儿童随性发展。在幼儿园教学活动中，教师应该以儿童的智能强项为切入点，创造条件让儿童在真实世界内的领域学习和探索，使儿童的智能向多元方向发展。教师必须解决好知识技能与一般能力、教师的教与儿童需要的关系。

　　（三）

　　建构综合的幼儿园课程结构。幼儿园课程结构必须注重均衡性、选择性、综合性和全面性。多彩光谱方案创设了8种学习领域：运动；语言；数学；自然科学；机械和建构、社会理解力；视觉艺术；音乐。通过主题活动将这些领域联系起来，引导儿童在真实的情境中解决实际问题。领域不仅强调学科本身的意义，还强调不同文化背景的学科内容组织应该有其民族性的一面。以领域为界限的课程内容组织打破了原有的学科体系；以主题为线索将相关领域串联起来，则强调了整体性。多彩光谱方案的成功实施为美国幼儿园儿童个体带来了诸多好处，它确实是对传统的课程结构的一种超越。这种课程结构是值得我国幼儿园根据自身的需求来有选择性的借鉴的。

　　（四）

　　建立情境化课程评估体系。加德纳教授反对“智能仅仅存在于人的头脑中”的观点，他继承了维果斯基的文化影响思想，坚信智能的文化特性。所以他反对用标准化的智能测试评估来评价儿童的智能高低，倡导全面建立情景化课程评估体系。即：在具体的、真实的活动情境中来评估儿童的智能。使对儿童的评估和课程的实施同步进行。在幼儿园教学活动中，教师应该营造丰富的有利于儿童和同伴、儿童和环境交互作用的学习环境，模糊评估与课程之间的界限，使儿童在积极、主动的参与活动中显示出智能强项。同时，教师应该本着评估促进儿童发展的宗旨，对儿童进行灵活的情境化课程评估。

　　结

　　语

　　多彩光谱评估法自20世纪80年代在美国兴起之后，也逐渐在我国教育界引起了重视。各大幼儿园纷纷开始效仿此方案，有点甚至全盘照搬美国，不顾我国

　　的不同国情和我国儿童的个体差异影响。为了最大限度借光谱方案来为我国学前教育服务，光谱评估法到底应该以怎样的方式和程度和我国幼儿园课程实施相结合，值得进一步思考。

　　参

　　考

　　文

　　献

　　【1】Feldman，D．H．BeyondUniversalsinCognitiveDevelopment【M】．Norword，NewJersey：AblexPublishingCorporation，1998：84【2】Krechevsky．ProjectSpectrum：PreschoolAssessmentHandbook【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：3【3】Chen，J．Q，Krechevsky，MandViens，J，Buildingonchildren’sstrengths：theexperienceofprojectspectrum【M】．NewYork：TeachersCollegePress，1998：49【4】AnneBruetsch,J．D．MultipleIntelligencesLessonPlanBook【M】．Tucson：ZephyrPress，1995：93【5】霍力岩等．重新审视多元智力【M】．北京：北京师范大学出版社，2007：261—265【6】霍力岩等．多元智力理论与多元智力课程研究【M】．北京：教育科学出版社，2003：45—54【7】Gardner，H，MultipleIntelligences：theTheoryinPractice【M】NewYork：BasicBooksPress，1993：113

篇七：光谱学在本科教育中的意义

　　光谱学的具体内容

　　分子的电子态之间的跃迁中，总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成带状光谱。

　　从发射光谱的研究中可以得到原子与分子的能级结构的知识，包括有关重要常数的测量。并且原子发射光谱广泛地应用于化学分析中。

　　当一束具有连续波长的光通过一种物质时，光束中的某些成分便会有所减弱，当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展成光谱时，就得到该物质的吸收光谱。几乎所有物质都有其独特的吸收光谱。原子的吸收光谱所给出的有关能级结构的知识同发射光谱所给出的是互为补充的。

　　一般来说，吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光，吸收的程度如何，为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。

　　吸收光谱的光谱范围是很广阔的，大约从10纳米到1000微米。在200纳米到800纳米的光谱范围内，可以观测到固体、液体和溶液的吸收，这些吸收有的是连续的，称为一般吸收光谱;有的显示出一个或多个吸收带，称为选择吸收光谱。所有这些光谱都是由于分子的电子态的变化而产生的。

　　选择吸收光谱在有机化学中有广泛的应用，包括对化合物的鉴定、化学过程的控制、分子结构的确定、定性和定量化学分析等。

　　分子的红外吸收光谱一般是研究分子的振动光谱与转动

　　光谱的，其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。

　　分子振动光谱的研究表明，许多振动频率基本上是分子内部的某些很小的原子团的振动频率，并且这些频率就是这些原子团的特征，而不管分子的其余的成分如何。这很像可见光区域色基的吸收光谱，这一事实在分子红外吸收光谱的应用中是很重要的。多年来都用来研究多原子分子结构、分子的定量及定性分析等。

　　在散射光谱学中，喇曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当光通过物质时，除了光的透射和光的吸收外，还观测到光的散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外(瑞利散射和廷德耳散射)，还包括一些新的频率。这种产生新频率的散射称为喇曼散射，其光谱称为喇曼光谱。

　　喇曼散射的强度是极小的，大约为瑞利散射的千分之一。喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原因。

　　由于喇曼散射非常弱，所以一直到1928年才被印度物理学家喇曼等所发现。他们在用汞灯的单色光来照射某些液体时，在液体的散射光中观测到了频率低于入射光频率的新谱线。在喇曼等人宣布了他们的发现的几个月后，苏联物理学家兰茨见格等也独立地报道了晶体中的这种效应的存在。

　　喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇

　　曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。

　　喇曼散射强度是十分微弱的，在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。自从激光器得到发展以后，利用激光器作为激发光源，喇曼光谱学技术发生了很大的变革。激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得喇曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子激光器与氨离子激光器。于是喇曼光谱学的研究又变得非常活跃了，其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面喇曼光谱技术也已成为很有用的工具。

篇八：光谱学在本科教育中的意义

　　光谱学发展简史

　　光谱学是光学的一个分支学科，它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列，根据实验条件的不同，各个辐射波长都具有各自的特征强度。

　　通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具，在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。

　　光谱学的发展简史

　　光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。

　　其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。

　　实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。

　　从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。

　　氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年，从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。

　　尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年，玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。

　　能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量，而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。

　　电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的，以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在狄喇克的相对论性量子力学中，电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢固的理论基础，它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。

　　1896年，塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线，发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。次年，洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。

　　塞曼效应不仅在理论上具有重要意义，而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。

　　光谱学的内容

　　根据研究光谱方法的不同，习惯上把光谱学区分为发射光谱学、吸收光谱学与散射光谱学。这些不同种类的光谱学，从不同方面提供物质微观结构知识及不同的化学分析方法。

　　发射光谱可以区分为三种不同类别的光谱：线状光谱、带状光谱和连续光谱。线状光谱主要产生于原子，带状光谱主要产生于分子，连续光谱则主要产生于白炽的固体或气体放电。

　　现在观测到的原子发射的光谱线已有百万条了。每种原子都有其独特的光谱，犹如人的指纹一样是各不相同的。根据光谱学的理论，每种原子都有其自身的一系列分立的能态，每一能态都有一定的能量。

　　我们把氢原子光谱的最小能量定为最低能量，这个能态称为基态，相应的能级称为基能级。当原子以某种方法从基态被提升到较高的能态上时，原子的内部能量增加了，原子就会把这种多余的能量以光的形式发射出来，于是产生了原子的发射光谱，反之就产生吸收光谱。这种原子能态的变化不是连续的，而是量子性的，我们称之为原子能级之间的跃迁。

　　在分子的发射光谱中，研究的主要内容是二原子分子的发射光谱。在分子中，电子态的能量比振动态的能量大50～100倍，而振动态的能量比转动态的能量大50～100倍。因此在分子的电子态之间的跃迁中，总是伴随着振动跃迁和转动跃迁的，因而许多光谱线就密集在一起而形成带状光谱。

　　从发射光谱的研究中可以得到原子与分子的能级结构的知识，包括有关重要常数的测量。并且原子发射光谱广泛地应用于化学分析中。

　　当一束具有连续波长的光通过一种物质时，光束中的某些成分便会有所减弱，当经过物质而被吸收的光束由光谱仪展成光谱时，就得到该物质的吸收光谱。几乎所有物质都有其独特的吸收光谱。原子的吸收光谱所给出的有关能级结构的知识同发射光谱所给出的是互为补充的。

　　一般来说，吸收光谱学所研究的是物质吸收了那些波长的光，吸收的程度如何，为什么会有吸收等问题。研究的对象基本上为分子。

　　吸收光谱的光谱范围是很广阔的，大约从10纳米到1000微米。在200纳米到800纳米的光谱范围内，可以观测到固体、液体和溶液的吸收，这些吸收有的是连续的，称为一般吸收光谱；有的显示出一个或多个吸收带，称为选择吸收光谱。所有这些光谱都是由于分子的电子态的变化而产生的。

　　选择吸收光谱在有机化学中有广泛的应用，包括对化合物的鉴定、化学过程的控制、分子结构的确定、定性和定量化学分析等。

　　分子的红外吸收光谱一般是研究分子的振动光谱与转动光谱的，其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。

　　分子振动光谱的研究表明，许多振动频率基本上是分子内部的某些很小的原子团的振动频率，并且这些频率就是这些原子团的特征，而不管分子的其余的成分如何。这很像可见光区域色基的吸收光谱，这一事实在分子红外吸收光谱的应用中是很重要的。多年来都用来研究多原子分子结构、分子的定量及定性分析等。

　　在散射光谱学中，喇曼光谱学是最为普遍的光谱学技术。当光通过物质时，除了光的透射和光的吸收外，还观测到光的散射。在散射光中除了包括原来的入射光的频率外(瑞利散射和廷德耳散射)，还包括一些新的频率。这种产生新频率的散射称为喇曼散射，其光谱称为喇曼光谱。

　　喇曼散射的强度是极小的，大约为瑞利散射的千分之一。喇曼频率及强度、偏振等标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是喇曼光谱具有广泛应用的原因。

　　由于喇曼散射非常弱，所以一直到1928年才被印度物理学家喇曼等所发现。他们在用汞灯的单色光来照射某些液体时，在液体的散射光中观测到了频率低于入射光频率的新谱线。在喇曼等人宣布了他们的发现的几个月后，苏联物理学家兰茨见格等也独立地报道了晶体中的这种效应的存在。

　　喇曼效应起源于分子振动(和点阵振动)与转动，因此从喇曼光谱中可以得到分子振动能级(点阵振动能级)与转动能级结构的知识。

　　喇曼散射强度是十分微弱的，在激光器出现之前，为了得到一幅完善的光谱，往往很费时间。自从激光器得到发展以后，利用激光器作为激发光源，喇曼光谱学技术发生了很大的变革。激光器输出的激光具有很好的单色性、方向性，且强度很大，因而它们成为获得喇曼光谱的近乎理想的光源，特别是连续波氩离子激光器与氨离子激光器。于是喇曼光谱学的研究又变得非常活跃了，其研究范围也有了很大的扩展。除扩大了所研究的物质的品种以外，在研究燃烧过程、探测环境污染、分析各种材料等方面喇曼光谱技术也已成为很有用的工具。

篇九：光谱学在本科教育中的意义

　　光谱学的应用

　　摘要：当物质受到光（电磁波）的照射，会发生光的吸收、反射或透射等现象，此时有些物

　　质自身也会发光（或荧光）。光的这些现象与物质的成分、结构理化特性等有着密切的关系，分析这些关系的学科成为光谱学（即光谱分析）

　　领域。

　　关键字：受到光的照射、自身会发光、密切联系、光谱学、应用

　　正文：复合光经过色散系统分。而与传统工艺相比，由于其测试简单，测

　　试速度快，测试范围可以不断拓展等优点已被广泛应用于石化、农业、食品、工业控制、医

　　学等多个光后，按波长（或频率）的大小依次排列的图案称

　　为光谱。光谱的产生是由于物质的分子、原子或离子受到外部能量的作用后，其

　　内部的运动状态会发生变化，即能级变化。变化的能量以电磁辐射的形式释放或

　　吸收，因此，光谱可分为发射光谱和吸收光谱两大类。

　　光谱法是以辐射能和物质

　　组成和结构之间的内在联系及表现形式一一光谱的测量为基础。

　　光谱法的特征性质和仪器方法如下：

　　（1）

　　辐射的发射：原子发射光谱法、原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、分

　　子荧光光谱法、分子磷光光谱法、化学发光法、电子能浦法、俄歇电子能

　　谱法；

　　（2）

　　辐射的吸收：原子吸收光谱法、紫外一一可见分光光度法、红外光谱法、X射线吸收光谱法、核磁共振谱法、电子自旋共振波谱法、光声光谱法；

　　（3）

　　辐射的散射：拉曼光谱法；

　　随着光谱学的不断发展，越来越多的光谱技术以及仪器被应用与实际的生产中。

　　例如高光谱成像技术和实用近红外光谱分析技术。

　　一:高光谱成像技术是基于非常多窄短波的影像数据技术，其在遥感探测领

　　域有非常突出的应用，是当前遥感领域的前沿技术之一。

　　高光谱成像技术的定义是在多光谱成像的基础上，在光谱覆盖范围内的数十

　　或数百条光谱波段对目标物体连续成像。

　　在获得物体空间特征成像的同时，也获

　　得被测物体的光谱信息。优势在于采集到的图像信息量丰富，识别度较高和数据

　　描述模型多。由于物体的反射光谱具有“指纹”效应，不同物不同光谱，同物一

　　定同谱的原理来分辨不同的物质信息。

　　而根据成像光谱仪的扫描方式不同，其工

　　作原理也不尽相同，作为光学成像仪成像的一个例子，这里简述一下焦平面探

　　测器推扫成像原理。

　　1:系统工作原理

　　焦平面探测器推扫成像原理。地面物体的反射光通过物镜成像在狭缝平面，狭缝作为光栏使穿轨方向地面物体条带的像通过，挡掉其他部分光。地面目标物

　　的辐射能通过指向镜，由物镜收集并通过狭缝增强准直照射到色散元件上，经色

　　散元件在垂直条带方向按光谱色散，用会聚镜会聚成像在传感器使用的二维

　　CCD面阵列探测元件被分布在光谱仪的焦平面上。焦平面的水平方向平行于狭缝

　　称空间维，每一行水平光敏元上是地物条带一个光谱波段的像；焦平面的垂直

　　方向是色散方向，称光谱维，每一列光敏元上是地物条带一个空间采样视场

　　（像元）光谱色散的像。这样，面阵探测器每帧图像数据就是一个穿轨方向地物

　　条带的光谱数据，加上航天器的运动，以一定速率连续记录光谱图像，就得到

　　地面二维图像及图像中各像元的光谱数据，即图像立方体。

　　2:光谱成像仪数据获取系统构成

　　光谱成像仪由光学系统、信号前端处理盒、数据采集记录系统三部分组成

　　数据的回放及预处理通过专用软件在高性能的微机上完成。软件具有如下功能

　　：

　　数据备份；快速回放；数据规整和格式转换；图像分割截取；标准格式的图像

　　数据生成等。

　　3:成像光谱仪的应用

　　成像光谱仪的应用范围遍及化学、物理学、生物学、医学等多个领域,对

　　于纯定性到高度定量的化学分析和测定分子结构都有很大应用价值。

　　光谱成像仪

　　在土地利用、农作物生长、分类，病虫害检测，海洋水色测量，城市规划、石油

　　勘探、地芯地貌及军事目标识别等方面也有很广泛和深远的应用前景。

　　（1）

　　在农林业上的应用

　　在农林业上的应用很多，如农作物长势分析、作物类别鉴定、病虫害防治分

　　析、产量评估、林业资源调查、伐林造林、森林草场调查、土地沙化

　　土壤侵蚀

　　等。

　　在农业、林业中的应用高光谱成像仪可以用来研究品种因素对小麦品质的影

　　响程度以及品种因素与品质指标之间的相关性还可以得出环境条件下籽粒的白

　　质含量与湿面筋含量、沉降值、吸水率、形成时间和稳定时间之间存在的相关性，并利用不同品种、不同肥水条件下的作物关键生育时期的生化参量与光谱指数进

　　行分析，预测预报籽粒品质。还有农业作物长势监测主要利用红外波段和近红外

　　波段的遥感信息，得到的植被指数（NDVI）与作物的叶面积指数和生物量正相关，利用NDVI过程曲线，特别是后期的变化速率预测冬小麦产量的效果很好，精

　　度较高。

　　（2）

　　环境监测

　　环境监测主要应用在1.石化工业：如对油品、塑料、添加剂、催化剂

　　等中的元素分析等，还可对其有害元素含量是否超标进行分析监测；2.生态环

　　保：污水或水中有害金属分析，植物中残余无机元素的分析；3.建筑、建材工

　　业：结合城市地物和人工目标的检识等，对水泥、玻璃及耐火材料分析。4.检

　　测土壤中的金属污染可应用于考古的土质探测分析，分辨各朝代的土壤。5.矿石

　　种类分析，对岩矿进行分类、填图和地质勘探，快速实时的分类岩心。

　　6.检测水

　　体泥沙含量，检测赤潮和水体富营养化。7.检测病虫害和植被覆盖面积。8.洪涝

　　灾害预测。

　　（3）

　　其他方面

　　在刑事侦查方面可以分析鉴定数字和签字的修改和涂覆，鉴别文件的真伪，以及对指纹、血迹的鉴定。在药品成分检测方面可以分析出药品的配比，混合均

　　匀性等。在艺术品鉴定中可以对油画，国画，壁画等艺术品的真伪鉴别，分析画

　　作成分以利于文物修复等。在医疗诊断中可以对器官、手臂、足部等生物体的检

　　测，快速准确的发现表皮病变，例如牙病、舌苔的检查等。

　　二：实用近红外光谱分析技术

　　1:原理

　　近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃

　　迁时产生的，记录的主要是含氢基团

　　X-H（X=CN、0）振动的倍频和合频吸收。

　　不同基团（如甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不同化学环境中的近红外吸

　　收波长与强度都有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组成信息，非常适合用

　　于碳氢有机物质的组成与性质的测量。

　　2:仪器的构造

　　近红外光谱仪器不管按何种方式设计，一般由光源、分光系统、载样器件、检测

　　器和数据处理以及记录仪（或打印机）等几部分构成。

　　3:仪器的主要类型

　　从技术的角度出发，近红外光谱仪器有多种分类形式，具体如下。

　　（1）

　　、从使用的光源看，既有发出宽谱带卤钨光源的仪器，也有采用多个产

　　生窄谱带发光二极管组合作光源构成的仪器。

　　（2）

　　、从样品光谱信息的获得看，有简单的在一个或几个波长下测定的专用

　　型滤光片

　　型仪器，也有在近红外波长范围内测定全谱信息的研究型仪器。

　　（3）

　　、从光谱测定的波长范围看，由于采用不同检测器和分光器件，有的专

　　用于短波

　　近红外区域，有的则适合用于长波近红外区域。

　　（4）

　　、从检测器对分析光的响应看，有单通道和多通道两种类型，多通道型

　　又有采用CCD（电荷耦合器件）和PDA（二极管阵列器件）的近红外光谱仪。

　　（5）

　　、从仪器的分光器件看，可分为

　　4种主要类型：滤光片、光栅分光、傅立叶变换

　　（麦克尔逊干涉仪）和声光调制滤光器。

　　4:近红外光谱分析技术的应用

　　（1）

　　在食品工业方面：NIR技术不仅作为常规方法用于食品的品质分析，而且已用于食品加工过程中组成变化的监控和动力学行为的研究，如用

　　NIR评

　　价微型磨面机在磨面过

　　程中化学成分的变化；在奶酪加工过程中优化采样时间，研究不同来源的奶酪的化学及物理动力学行为；通过测定颜色变化来确定农产

　　品的新鲜度，成熟度，了解食品的安全性；通过检测水分含量的变化来控制烤

　　制食品的质量，检测苹果、葡萄，梨、草莓等果汁加工过程中可溶性和总固形

　　物的含量变化。

　　（2）

　　在农业方面：近红外光谱最早成功的用于农产品的品质分析，进而扩

　　展到污染物的测定，烟草、咖啡的分类、农产品产地来源鉴别，还用于检测可

　　耕土壤

　　的物理和化学变化，光导纤维探头的出现，NIR技术可直

　　接用于粮食

　　或水果传送带上进行产品分捡。（3）

　　在化工、纺织、化妆品及药品分析方面

　　由于光学、计算机科学技术、化学光度理论方法等各种科学技术的不断发展，近红外光谱技术的研究内容增多，其应用从农产品的实用技能扩展到其它许多领

　　域。如石油化工高分子化工和基本有机化工、纺织工业和制药工业等领域。

　　欧洲

　　药典使用的用于定性纤维素醚的浸润化学方法既费时又昂贵，而近红外光谱加快

　　了赋形剂的定性时间，即使对于不同生产商或不同物理特陛的大量样品来说，近

　　红外光谱都能很快地检测出纤维素醚。

　　结论：由于光谱分析技术具有分析快、精度高、结果稳定、无破坏等优点，已在化工、农业、医学等领域得到越来越广泛的应用。基于光谱分析原理的遥感

　　技术，作为现代信息技术的重要支柱，其应用领域在不断被扩大，并且与人类的日常生活的关系也越来越紧密。

　　参考文献：

　　1:冯放.现代近红外光谱分析技术及其应用?生命科学仪器，2007,第5卷

　　10月刊

　　2:王燕岭.近红外光谱技术基础理论与应用综述.生命科学仪器.2004,4月

　　3:洪新华，姚凯.成像光谱仪的原理与应用.河南科技学院学报（自然科学

　　版）.2006，第33卷第2期

　　4:李民赞，韩东秀，王秀

　　?光谱分析技术及其应用

　　?北京：科学出版

　　社.2006,2-4

篇十：光谱学在本科教育中的意义

　　龙源期刊网http://www.qikan.com.cn多彩光谱方案在高校学前课程改革中的价值与运用

　　作者：张承宇

　　来源：《文教资料》2019年第30期

　　摘;;要：

　　多彩光谱方案历时九年，主要针对幼儿园和一年级儿童的智能进行识别和培养，以期改善他们的学业。但是，它的评价理念、评价材料、评价方式等能给各级各类教育中的课程实施提供帮助。本文在论述多彩光谱项目的发生背景及运用于高校课程的意义的基础上，从教育观、教学方式、评价方式等方面探讨多彩光谱项目在高校课程中的运用情况。

　　关键词：

　　多彩光谱;;学前教育;;课程价值

　　“多彩光谱”一词是基于霍华德·加德纳的多元智能理论和费德曼的非普遍性发展理论而产生和发展的，之所以取名为“光谱”，是因为它坚信每个个体的兴趣、能力、倾向性等具有多样性，像光谱一样丰富多彩，而且在诸多智能中有优势智能。多彩光谱评价方案一开始是针对幼儿提出的，它不是单一的评价工具，而是试图将活动与评价融合的综合性方案，它由两大部分组成，即评价活动与活动风格评价。这一理念可以运用于教育的不同阶段，尤其是与幼儿教育有紧密联系的高校学前专业课程中，以推动教育改革顺利进行[1]。

　　一、“多彩光谱”运用于高校课程改革的意义

　　（一）有助于挖掘学生的潜能，促进其个性发展及全面发展。

　　多彩光谱项目以多元智能理论为基础，认为任何人都有自己的优势和长处，如果发现其潜能并进行引导，就能促进其发展，这种观点打破了“以分数论英雄”的思维方式，为学生的个性发展铺平了道路，某种潜能的挖掘与凸显能增强学生的自信，从而带动其他方面，为其全面发展打下基础。

　　（二）有助于提升教师专业能力。

　　1.有助于转变教育观念。

　　作为一名教师，社会赋予了其新生代人才培养的重任，必须紧跟时代要求才不至于落伍，必须不断学习充电，这已成为老师们的共识。只有多路径不断获取先进的专业知识，才能适应社会对人的要求。

篇十一：光谱学在本科教育中的意义

　第四节

　　光谱学的发展

　　一、光谱学

　　光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。

　　光波是由原子内部运动的电子产生的．各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同．研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，成为一门专门的学科——光谱学。

　　通过光谱的研究，人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。但是，光谱学技术并不仅是一种科学工具，在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。

　　二、光谱学的发展

　　人类观察到的第一种光谱，无疑是天空中的彩虹，自然界中另一个引人注目的光谱现象是极光。

　　对可见光谱所作的首次科学研究是1666年牛顿的著名色散实验，这是人类最早对光谱的研究。牛顿的色散实验看到的是一条彩色光带，并未观察到光谱谱线。

　　直到136年之后(1802年)，英国科学家沃拉斯顿（1766～1828）才采用了窄的狭缝。发现太阳光谱中的7条暗线，这是光谱学的一个重大的进展，因为用狭缝的像进行研究要比用针孔的像进行研究容易得多。但并未深入研究，错误认为是颜色的分界线。

　　1、夫琅和费谱线的发现

　　德国物理学家夫琅和费（1787～1826），也独立地采用了狭缝，在研究玻璃对各种颜色光发折射率时偶然发现了灯光光谱中的橙色双线；

　　1814年，发现太阳光谱中的许多暗线；

　　1822年，夫琅和费用钻石刻刀在玻璃上刻划细线的方法制成了衍射光栅。夫琅和费是第一位用衍射光栅测量波长的科学家，被誉为光谱学的创始人。夫琅和费利用自己的狭缝和光栅得以编排太阳光谱里576条狭窄的、暗的“夫琅和费线”。夫琅和费线是光谱中最早的基准标识，对这些暗线的解释一直是其后45年中的一个重要问题。

　　最后，海德堡大学的物理学教授基尔霍夫（1824～1887）给出了答案。他断言：“夫琅和费线”与各种元素的原子发射谱线处于相同波长的位置。这些黑线的产生是由于在太阳外层的原子温度较低，因而吸收了由较高温度的太阳核心发射的连续辐射中某些特定波长造成的。这种吸收与发射之间的关系导致他创建了现在众所周知的基尔霍夫定律。

　　其间：

　　赫歇尔发现了不连续的吸收光谱；

　　布儒斯特观察过气体的吸收光谱，并与太阳光谱作比较，证明太阳大气中含有亚硝酸气，这是首次用光谱分析方法确定星体中的组成成分。

　　傅科在1849年对吸收光谱和发射光谱的关系研究，发现碳极间的电弧光光谱中橙黄色部分的明亮双线与夫琅和费谱线中D1、D2位置恰好一致。

　　2、光谱分析方法的确定

　　实用光谱学是由基尔霍夫与本生（1811～1899）在19世纪60年代发展起来的，他们系统地研究了多种火焰光谱和火花光谱，并指出，每一种元素的光谱都是独特的，并且只需极少里的样品便可得到，这样，他们就牢固地建立起光谱化学分析技术。

　　并利用这种方法发现了两种新元素：铷和铯。这两种元素的发现是卓越的，因为他比门捷列夫提出的能预言未知元素的周期律还早10年。这是通过光谱分析方法发现的一些元素中的第一批元素。同时人类应用光谱技术共发现了18种元素。

　　他们研究了太阳光，并且首次对环绕太阳的大气层作了化学分析，指出环绕太阳的大气也是由地球上已知的那些元素组成的。

　　1859年，本生和基尔霍夫还研制出了第一台实用的光谱仪。

　　1868年，瑞典物理学家埃格斯特朗（1814～1874）发表了“标准太阳光谱”图表，记载了上千条夫琅和费谱线的波长，为光谱学研究提供了有价值的标准。为纪念埃格斯特朗将波长的单位定为埃。

　　1882年，美国物理学家罗兰（1848～1901）研制出平面光栅和凹面光栅，获得了极其精密的太阳光谱，谱线多达20000多条，新编制的“太阳光谱波长表”被作为国际标准，使用长达30年之久。

　　3、光谱规律的探索

　　从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。

　　氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。

　　1885年，从事天文测量的瑞士科学家巴耳末（1825～1898）找到一个经验公式来说明已知的氢原子谱线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。

　　n2??B2n?4n＝3，4，5，……

　　B＝364.57nm

　　继巴耳末的成就之后，1889年，瑞典光谱学家里德伯（1854～1919）发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。

　　11?~?1?R????

　　22??2n??n＝3，4，5……

　　其中R=4/B，被称为里德伯常量。1.0967758×107m-1~?R(1?1)n?2,3,4,?在紫外区?赖曼系

　　12n2~?R(1?1)n?4,5,6?在近红外区?帕邢系

　　32n211~布喇开系??R(?)42n2~?R(1?1)普芳德系?52n2n?5,6,7?在红外区n?6,7,8,?在红外区

　　尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年，玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的(强度、宽度、偏振等)进一步的解释也遇到了困难。

　　能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。

　　现在，光谱学的应用极为广泛而多样化。他提供了长度与时间的基本单位。同时广泛应用于分析工作、天文学以及卫星等各个领域。

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