射頻和微波波譜學是物理學的一個分支學科，它通過射頻或微波電磁場與物質的共振相互作用研究物質的性態和結構，簡稱波譜學，射頻和微波電磁波的頻率範圍約為104～1012 Hz，隨著實驗技術的發展，其範圍還在向更高頻段延伸。波譜學的測量以頻率f為主，其準確度比可見光（原子光譜）和紅外（分子光譜）波段內測量波長λ的結果一般提高百萬倍以上。由於測量準確度的提高，因而可以觀察到許多新的現象。
基本介紹
- 中文名：微波和射頻波譜學
- 分支學科：是物理學的一個分支學科
簡述,技術作用,化學分析,
簡述
微波和射頻波譜學，藉助微波或射頻輻射場與物質的相互作用來研究物質的性態、結構和運動的物理學分支學科。研究對象可以是原子、分子和由它們所組成的凝聚態物質，也可以是離子、電子、原子核和電漿。這一學科分支研究的主要內容包括:①原子、分子(稀薄氣體、原子束、分子束)的共振發射或吸收;②電子自旋共振；③核磁共振；④核電四極矩共振；⑤雙共振和多重共振；⑥微波受激發射；⑦量子時間、頻率標準等。
技術作用
微波和射頻波譜學是近代電子學、量子物理、理論物理（如場論、相對論）諸學科高度發展和綜合的結果。這類實驗測量的靈敏度極高,可深入物質的微觀世界,了解其瞬態活動和進行超痕量分析。用波譜學的頻率測量取代傳統的波長測量，可使精密度和準確度提高百萬倍以上，是現代物理學中領先的高精度高準確測量，刷新了大部分原子常數，並推動自然科學、工程技術的進展。
對原子束的研究產生了銫量子頻率標準。基於銫原子基態的超精細躍遷，被作為現代國際時間標準“秒”的定義。氫激射振盪器和銣激射振盪器是優良的自激型量子頻率標準。銣激射器的短期（秒以下）頻率穩定度居第一。空載的氫激射器已用於驗證相對論。
從原子譜線頻率的精確測量，發現了原子能級在輻射場作用下所產生的能級蘭姆移位以及核磁八極矩和核電十六極矩超精細作用等。對分子譜線頻率的分析，可用於準確測定分子結構常數，辨認有機分子的同質異構體。
利用微波探測宇宙（射電天文），發現星際空間有氫原子,及OH-、CH、CH+、CN、HCN、CH3CN和HC9N等60多個自由基和分子存在。有些分子在地面上並不自然存在，有些分子是有機的，可藉以探索宇宙的起源。
化學分析
微波波譜學在化學方面，可分析有機分子的立體結構、催化機理、瞬態反應等；在生物學方面，可分析酶、激素、細胞膜等生物大分子，並有助於早期探癌和開展遺傳工程研究；自旋密度成像技術和核磁顯微鏡為生物醫學界提供了有力的手段。此外，還可用作材料高純度的準確測定、超痕量雜質的分析、同位素的高效分離、藥物純度的高準確鑑定、環境污染的痕量分析和土壤成分的細緻分析等。
現代波譜學的前沿研究有高激發態原子、分子的探測，高電、磁場下原子態的研究，高分辨雷射波譜，雷射高速冷卻、囚禁和測量單個原子，高分辨固體核磁共振和核電四極矩共振，以及質子核磁共振成像等。在波譜學研究中，配合計算機的控制和分析，靈活套用雙共振與多重共振，可使分析能力、準確度、探測效率不斷地提高。
