吸收带

根据量子力学，原子和分子只能持有一定数量的能量，或以特定状态存在。 当这样的电磁辐射量子被原子或分子发射或吸收时，辐射的能量将原子或分子的状态从初始状态改变为最终状态。 吸收带是电磁波谱中的一系列波长、频率或能量，它们是物质从初始状态到最终状态的特定转变的特征。

根据量子力学，原子和分子只能持有一定数量的能量，或以特定状态存在。 当电磁辐射被原子或分子吸收时，辐射的能量将原子或分子的状态从初始状态改变为最终状态。 对于具有离散能级的气态或稀释系统，特定能量范围内的状态数是离散的。 凝聚态系统，如液体或固体，具有连续的态密度分布，并且通常具有连续的能带。 为了使物质改变其能量，它必须通过吸收光子在一系列步骤中这样做。 这种吸收过程可以将粒子（如电子）从占据状态移动到空或未占据状态。 它还可以将整个振动或旋转系统（如分子）从一种振动或旋转状态移动到另一种振动或旋转状态，或者它可以在固体中产生准粒子，如声子或等离子体。

当光子被吸收时，光子的电磁场会消失，因为它会引发吸收光子的系统状态发生变化。 能量、动量、角动量、磁偶极矩和电偶极矩从光子传输到系统。 因为有必须满足的守恒定律，所以过渡必须满足一系列约束。 这导致了一系列选择规则。 不可能在观察到的能量或频率范围内进行任何跃迁。

电磁吸收过程的强度主要由两个因素决定。 首先，重要的是要认识到，仅改变系统磁偶极矩的跃迁比改变电偶极矩的跃迁弱得多，并且四极跃迁等高阶矩的跃迁比偶极跃迁弱。 其次，并非所有跃迁都具有相同的跃迁矩阵元素、吸收系数或振荡器强度。

对于某些类型的波段或光谱学科，温度和统计力学起着重要作用。 对于（远）红外线、微波和无线电频率范围，依赖于温度的状态占据数以及 Bose-Einstein 统计和 Fermi-Dirac 统计之间的差异决定了观察到的吸收强度。 对于其他能量范围的热运动效应，如多普勒展宽可以决定线宽。

存在各种各样的吸收带和线形，对带或线形的分析可用于确定引起它的系统的信息。 在许多情况下，假设一条窄谱线是洛伦兹线或高斯线是很方便的，这分别取决于衰减机制或温度效应，如多普勒展宽。 对光谱密度和光谱线的强度、宽度和形状的分析有时可以产生大量关于观察到的系统的信息，就像对穆斯堡尔光谱所做的那样。

在具有大量状态的系统中，如大分子和大型共轭系统，在吸收光谱中不能总是区分不同的能级。 如果谱线展宽机制是已知的，那么谱密度的形状在谱图中清晰可见，就有可能获得所需的数据。 有时，知道频带的下限或上限或其分析位置就足够了。

对于凝聚态物质和固体，吸收带的形状通常由连续状态密度分布中状态之间的转变决定。 对于晶体，电子能带结构决定了状态密度。 在流体、玻璃和无定形固体中，不存在长程相关性，色散关系是各向同性的。 这使得吸收带形状的态密度计算更容易。 对于电荷转移复合物和共轭系统，带宽由多种因素决定。

原子、分子和凝聚态物质中的电磁跃迁主要发生在与光谱的紫外线和可见光部分相对应的能量处。 在 X 射线能量运行中使用不同品牌的 XAS 观察到原子中的核心电子和许多其他现象。