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氢原子光谱(atomic spectrum of hydrogen)是最简单的原子光谱。由A.埃斯特朗首先从氢放电管中获得，后来W.哈根斯和H.沃格耳等在拍摄恒星光谱中也发现了氢原子光谱线。到1885年已在可见光和近紫外光谱区发现了氢原子光谱的14条谱线，谱线强度和间隔都沿着短波方向递减。其中可见光区有4条，分别用Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示，其波长的粗略值分别为656.28nm(纳米)、486.13nm、434.05nm和410.17nm。
氢原子光谱是氢原子内的电子在不同能级跃迁时发射或吸收不同频率 的光子形成的光谱。氢原子光谱为不连续的线光谱。
1885年瑞士物理学家J.巴耳末首先把上述光谱用经验公式:
λ=Bn/(n-2)(n=3,4,5,···)
表示出来，式中B为一常数。这组谱线称为巴耳末线系。当n→∞时，λ→B，为这个线系的极限，这时邻近二谱线的波长之差趋于零。1890年J.里德伯把巴耳末公式简化为:
1/λ=RH(1/2-1/n)(n=3,4,5,···)
式中RH称为氢原子里德伯常数，其值为 (1.096775854±0.000000083)×10m。后 来又相继发现了氢原子的其他谱线系，都可用类似的公式表示。波长的倒数称波数，单位是m，氢原子光谱的各谱线系的波数可用一个普遍公式表示:
σ=RH(1/m-1/n)
对于一个已知线系，m为一定值，而n为比m大的一系列整数。此式称为广义巴耳末公式。氢原子光谱现已命名的六个线系如下:
莱曼系 m=1,n=2,3,4,···紫外区
巴耳末系 m=2,n=3,4,5,···可见光区
帕邢系 m=3,n=4,5,6,···红外区
布拉开系 m=4,n=5,6,7,···近红外区
普丰特系 m=5,n=6,7,8,···远红外区
汉弗莱系 m=6,n=7,8,9,···远红外区
广义巴耳末公式中，若令T(m)=RH/m，T(n)=RH/n，为光谱项，则该式可写成σ=T(m)-T(n)。氢原子任一光谱线的波数可表示为两光谱项之差的规律称为并合原则，又称里兹组合原则。
对于核外只有一个电子的类氢原子(如He，Li等)，广义巴耳末公式仍适用，只是核的电量和质量与氢原子核不同，要对里德伯常数R作相应的变动。
当用分辨本领很高的分光仪器去观察氢原子的各条光谱线时，发现它们又由若干相近的谱线组成，称为氢原子光谱线的精细结构。它来源于氢原子能级的细致分裂，分裂的主要原因是相对论效应以及电子自旋和轨道相互作用所引起的附加能量。可由狄拉克的相对论性波动方程得到解释。由此算得氢原子的能级公式为:
E=hcR/n-hcRα/n-[1/(j+1/2)-(3/4)n]
式中h为普朗克常数;c为真空中的光速;R为里德伯常数;n为主量子数;j为总角动量量子数;α称为精细结构常数，其值很小，因此第二项远小于第一项。如果忽略第二项，上式就是玻尔氢原子理论的氢原子能级公式;若保留第二项，则每一主量子数为n的能级都按不同的总角动量量子数j表现出其精细结构。但这个公式中不含轨道角动量量子数l，而j=l±1/2，这说明按量子力学理论氢原子两个不同l，而n、j相同的能级具有相同的能量，对l是简并的。精细结构还与原子序数有关，氢能级的精细结构分裂比其他原子(如钠)的小。早期用高分辨光谱仪器曾观察到氢的Hα线的部分精细结构，分析后发现与量子力学理论有细微不符之处。
1947年W.兰姆和R.雷瑟福用原子束磁共振法发现氢的2S1/2比2P1/2高出1,057.8MHz，这就是著名的兰姆移位。为解释这种现象发展起了量子电动力学理论。氢光谱的研究曾促成了量子力学的发展，现在又成为推动和验证量子电动力学发展的最重要的实验方法之一。到2000年，测量氢某些谱线频率的精度已达10量级，由此推出的里德伯常数的精度达10量级。
卢瑟福的核式结 构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。但是 无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征。
按照经典物理学，核外电子受到原子的库仑引力的作用，不可能静止，必定以一定的速度绕核转动。电子转动引起电磁场变化，激发电磁波，以电磁波的形式辐射。因此，电子绕核转动的原子系统是不稳定的，电子失去能量，最终将落在原子核上。但是事实上原子是个稳定系统。
根据经典电动力学，电子辐射的电磁波的频率，就是它绕核转动的频率。电子转动能量越小，离原子核就越近，转动就越快。这个变化是连续的，应该可以观察到原子辐射的各种频率(波长)的光，即原子光谱应该是连续的，但实际上观察到的是分立的线状谱。
经典物理学理论不可克服的内在矛盾说明，尽管经典理论能解释宏观现象，但不能解释原子的微观现象，引入新的物理观念是非常必要的。
18 85年，瑞士数学教师J.巴耳末发现氢原子可见光波段的光谱巴耳末系，并给出经验公式。
1908年，德国物理学家弗里德里希·帕邢发现了氢原子光谱的帕邢系，位于红外光波段的谱线。
1914年，物理学家西奥多·莱曼(Theodore Lyman)发现氢原子光谱的莱曼系，位于紫外光波段。
1922年，物理学家F.布拉开发现氢原子光谱的布拉开系，位于近红外光波段。
1924年，物理学家奥古斯特·普丰特发现氢原子光谱的普丰特系，位于远红外光波段。
1953年，物理学家柯蒂斯·汉弗莱发现氢原子光谱的汉弗莱系，位于远红外光波段。
仪器从光源辐射出具有待测元素特征谱线的光，通过试样蒸气时被蒸气中待测元素基态原子所吸收，由辐射特征谱线光被减弱的程度来测定试样中待测元素的含量。
光纤探头就比较简单了，直接接到光谱仪上，一般的光纤探头一端接激发光，一端接光谱仪，然后将光纤探头对准被测物就可以了，被测物一般放在光纤探针输出端的焦点位置上，这样光谱仪就可以需要的光谱了
光谱仪 光谱仪spectrometer将复色光分离成光谱的光学仪器。光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪...
氢原子由一个质子和一个电子构成，是最简单的原子，因此其光谱一直是了解物质结构理论的 主要依据。研究其光谱，可以借由外界提供能量，使氢原子内的电子跃迁至高能级后，在跳回低能级的同时，会放出跃迁量等同两个能级之间能量差的光子，再以光栅、棱镜或干涉仪分析其光子能量、强度，就可以得到其发射光谱的明线。以一定能量、强度的光源照射氢原子，则等同其能级能量差的光子会被氢原子吸收，得到其吸收光谱的暗线。另外分析来自外太空的氢原子的光谱并非易事，因为氢在大自然中以双原子分子存在。依其发现谱线所在的能量区段可将其划分为莱曼系、巴耳末系、帕邢系、布拉开系、芬德系和汉弗莱系。
玻尔氢原子理论是 阐述氢原子结构的半经典理论。是N.玻尔结合了M.普朗克的量子概念、 里德伯-里兹组合原则和E.卢瑟福关于原子的核式结构模型，于1913年提出来的。玻尔理论的基本假定是:
① 原子核外的电子，只能在一系列无辐射的定态轨道上运动，这种特殊的力学平衡状态可以用经典力学方法处理。
② 当一个原子从一个能量为Ei的定态，跃迁到另一个能量为Ef的定态时，就产生辐射(或吸收)，辐射频率v与跃迁始末的两个定态能量之间的关系由下式决定:
|Ei-Ef|=hv
根据玻尔的基本假定，可以推导出氢原子光谱的巴耳末系、帕邢系、赖曼系、布拉开系、芬德系以及汉弗莱系的公式。
玻尔又假定电子与核之间的相互作用力主要是库仑力。玻尔认为，电子绕核作圆周运动。
玻尔理论突破了经典概念，提出了定态、量子化条件、分立能级、能级间的跃迁等极其重要的概念，第一次从理论上解释了氢原子光谱的经验规律，成就是巨大的。另一方面，玻尔理论仍未能脱离经典理论的束缚，因而具有很大的局限性。正确的理论要建立在量子力学的基础之上。
事实上，根据量子力学，当原子处于定态时，其概率密度不随时间变化。原子的电荷密度是由它的概率密度与电子的电荷量共同决定的。一个稳定的电荷分布体系是不会产生电磁辐射的，所以定态时原子不辐射电磁波。而对于原子跃迁过程当中，经计算，可知其概率密度将会以频率v=|Em-En|/h随时间振荡，该频率恰巧也与玻尔理论所给出的相同。概率密度随时间振荡意味着在周围发现电子的概率会随时间振荡，因此原子的电荷分布也会随时间振荡，原子必定会辐射。 这样我们就圆满地解释了原子跃迁时辐射(吸收)电磁波的内在机制。
氢原子光谱是原子发射光谱，在真空管中充入少量氢气，通过高压放电，氢气可以产生可见光、紫外光和红外光，这些光经过三棱镜分成一系列按波长大小排列的线状光谱。
除氢原子外，其他原子也可以产生特征发射谱线，可以利用原子的特征谱线来鉴定原子的存在。
原子光谱法测定水蜡树果中微量元素的含量
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选用硝酸和高氯酸(5∶1)混合消化液对水蜡树果进行消化,用火焰原子吸收光谱法测定水蜡树果中铁、锰、锌、铜的含量,原子荧光光谱法测定其中硒的含量。结果表明,水蜡树果中铁、锰、锌、铜、硒含量分别为86.65、19.33、23.80、12.11、0.037μg/g,相对标准偏差0.75%~2.17%,回收率97.10%~103.28%。该方法快速、可行、精密度较好。
基于油液原子光谱多维时间序列模型的机械磨损状态监测研究
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提出了一种利用润滑油原子光谱分析技术对机械磨损状态进行监测的新方法。对磨合期润滑油原子光谱数据建立多维时间序列模型并视为标准模型,将新数据通过此模型后得到残差并选择残差方差阵元素作为新数据所属磨损状态的特征。然后,利用主成分分析法对高维特征进行降维,提取前三个主成分构成对应磨损状态的特征向量。最后,利用欧式距离度量对测试样本进行分类,达到了对机械磨损状态识别的目的。利用上述方法,通过对某型履带车辆发动机台架实验的光谱数据进行分析,对发动机磨损状态进行了有效识别,从而证明了所提方法的有效性。结果表明,将多维时间序列模型引入油液光谱分析技术,能够实现光谱信息的有效融合,提高机械磨损状态监测的准确性。
只需巧妙“拨动”一个烯烃的氢原子，烯丙醇类化合物高效绿色合成难题迎刃而解。记者日前从南开大学获悉，该校叶萌春团队借助廉价金属镍和苯基硼酸共催化的烯基化反应，克服传统生产过程中反应利用率低、环境污染大、反应产物不可控等问题，首次实现烯丙醇高效、绿色合成重大突破。这一研究工作得到国家自然科学基金委的支持，成果也在最新一期《德国应用化学》上发表。
据介绍，烯丙醇及其化合物可以合成用途广泛的下游产品，是甘油、医药、农药、香料和化妆品生产不可或缺的“中间原料”，玫瑰系香精、合成维生素E和K1以及优秀的天然抗癌药物紫杉醇中都含有关键的烯丙醇结构。传统烯丙醇生产中通常需要镁、锂、锌等较为活泼的金属试剂，不仅容易产生大量废物，同时反应过程需要严格无水操作，大大增加了获取成本。
由于烯基金属试剂和烯基卤化物最初都是来源于烯烃化合物，从上游更为廉价的烯烃和醛酮直接偶联来合成烯丙醇理论上可行，而廉价易得的烯烃和醛酮类化合物合成烯丙醇的反应，只需要“拨动”一个烯烃的氢原子，将其转移到醛酮上就可以实现。可用什么来“拨动”，如何“拨动”这个氢原子？这成为化学家们孜孜以求的目标。叶萌春团队经过实验找到了这根拨动氢原子的“魔法棒”，使用廉价的金属镍催化剂和苯基硼酸共催化芳基烯烃与醛的烯基化反应，“拨动”了烯烃氢原子，从烯烃和醛一步选择性合成烯丙醇化合物，反应中不需要外加试剂，不额外产生污染物，攻克了世界化学领域长期以来的一个难题。
除常规的拉曼光谱外，还有一些较为特殊的拉曼技术。它们是共振拉曼，表面增强拉曼光谱， 拉曼旋光，相关-反斯托克拉曼光谱，拉曼增益或减失光谱以及超拉曼光谱等。其中，在药物分析应用相对较多的是共振拉曼和表面增强拉曼光谱法。
共振拉曼光谱法
当激光频率接近或等于分子的电子跃迁频率时，可引起强列的吸收或共振，导致分子的某些拉曼谱带强度急剧增强数百万倍，这就是共振拉曼效应。
表面增强拉曼光谱（SERS)
SERS现象主要由金属表面基质受激而使局部电磁场增强所引起。效应的强弱取决于与光波长相对应的表面粗糙度大小，以及和波长相关的复杂的金属电介质作用的程度。
光谱仪的种类很多，分类方法也很多，根据光谱仪所采用的分解光谱的原理，可以将其分成两大类：经典光谱仪和新型光谱仪。经典光谱仪是建立在空间色散（分光）原理上的仪器；新型光谱仪是建立在调制原理上的仪器，故又称为调制光谱仪。
经典光谱仪依据其色散原理可将仪器分为：棱镜光谱仪、衍射光栅光谱仪、 干涉光谱仪。
根据光谱仪器所能正常工作的光谱范围，光谱仪可分为：
巧妙“拨动”氢原子 烯丙醇合成绿色高效