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1、第二章第二章光学分析光学分析法导论法导论1§§11电磁辐射电磁辐射光学分析法光学分析法（（OpticalMethodsofOpticalMethodsofAnalysisAnalysis))是根据是根据物质发射的电磁辐射物质发射的电磁辐射或或电电磁辐射与物质相互作用磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类而建立起来的一类分析方法。分析方法。这些电磁辐射包括从这些电磁辐射包括从γγ射线到无线电波射线到无线电波的所有电磁波谱范围的所有电磁波谱范围((不只局限于光学光不只局限于光学光谱区谱区))。电磁辐射与物质相互作用的方式。电磁辐射与物质相互作用
2、的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。衍射、偏振等。2§§1.11.1电磁辐射的性质电磁辐射的性质1.光的波动性电磁辐射为正弦波（波长、频率、速度、振幅）。与其它波，如声波不同，电磁波不需传播介质，可在真空中传输。电场y=Asin(ωt+ϕ)=Asin(2πvt+ϕ)磁场传播方向单光色平面偏振光的传播3电磁波可以用频率电磁波可以用频率((νν))、、波长波长((λλ))和波数和波数((σσ))等波参数来表征。等波参数来表征。电磁辐射的波动性表现为电磁辐电磁辐射的波动性表现为电磁辐射
3、的衍射和干涉现象。射的衍射和干涉现象。422..光的微粒性光的微粒性当物质发射电磁辐射或者电磁辐射被当物质发射电磁辐射或者电磁辐射被物质吸收时，就会发生能量跃迁。此物质吸收时，就会发生能量跃迁。此时，电磁辐射不仅具有波的特征，而且时，电磁辐射不仅具有波的特征，而且具有粒子性，最著名的例子是光电效应具有粒子性，最著名的例子是光电效应现象。现象。普朗克方程普朗克方程将电磁辐射的波动性和微将电磁辐射的波动性和微粒性联系起来：粒性联系起来：EE＝＝hhνν=h=h··c/c/λλ(h=6.63(h=6.63××1010-34JJ··s)s)53.
4、3.电磁波谱电磁波谱电磁辐射按波长（或频率、波数、电磁辐射按波长（或频率、波数、能量）大小的顺序排列就得到电磁波能量）大小的顺序排列就得到电磁波谱。谱。不同的波长区域对应着物质不同类不同的波长区域对应着物质不同类型能级的跃迁。型能级的跃迁。61086420-2-4-13×103×103×103×103×103×103×103×10波数，cm211917151311971010101010101010频率，HzX射线可见微波γ射线紫外红外无线电-4-20246891010101010101010波长，nm电磁辐射波谱图78§§1.21.2原
5、子光谱和分子光谱原子光谱和分子光谱根据光谱产生的机理，光学光谱可根据光谱产生的机理，光学光谱可分为分为原子光谱原子光谱和和分子光谱分子光谱。。由原子外层电子能级跃迁产生的光由原子外层电子能级跃迁产生的光谱为原子光谱。谱为原子光谱。由分子中电子能级跃迁产生的光谱由分子中电子能级跃迁产生的光谱为分子光谱。为分子光谱。9一、原子光谱一、原子光谱原子光谱产生于原子外层电原子光谱产生于原子外层电子能级的跃迁，它不但取决于外子能级的跃迁，它不但取决于外层电子的运动状态，也取决于电层电子的运动状态，也取决于电子间的相互作用。子间的相互作用。1011、核
6、外电子的运动状态、核外电子的运动状态原子外层有一个电子时，其能级由四一个个量子数决定——主量子数n；角量子数l；磁量子数m；自旋量子数s(m(m))来来s描述。描述。112.2.核外电子间的相互作用核外电子间的相互作用原子外层有多个电子时，由于核外电多个子之间存在着相互作用相互作用,其运动状态用,总角量子数总角量子数LL；；总自旋量子数总自旋量子数SS；；内量子内量子数数JJ描述；12主量子数主量子数nnnn是决定原子能量状态的主要参是决定原子能量状态的主要参数。数。取值：取值：n=1n=1，，22，，33……13总角量子数——L¢¢总角
7、动量是各价电子角动量相互总角动量是各价电子角动量相互作用，按照一定的方式耦合而成。作用，按照一定的方式耦合而成。hhL=∑lii¢¢两个角动量耦合时，两个角动量耦合时，总角量子数总角量子数LL的取值：的取值：(l(l1+l+l2),(l),(l1+l+l2--1),(l1),(l1+l+l2--2),2),……,
8、l,
9、l1--ll2
10、
11、¢用S，P，D，F······（L=0，1，2，3）表示14总自旋量子数——S¢总自旋角动量是各价电子自旋角动量耦合总自旋角动量是各价电子自旋角动量耦合而得。而得。hhSs=∑ii¢两个自旋角动量耦合时，
12、总自旋量子数两个自旋角动量耦合时，总自旋量子数SS的取值：的取值：(s(s1+s+s2),(s),(s1+s+s2--1),(s1),(s1+s+s2--2),2),……,,
13、s
14、s1--ss
