《光谱的物理基础》PPT课件

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1、第十三章光谱的物理基础☆掌握：原子、分子光谱的类型和特点、X射线强度和硬度的概念、X射线谱及X射线产生的微观机制、短波极限公式的应用、X射线的吸收规律、光辐射的三种基本形式和激光特性。☆熟悉：光谱分析原理、X射线的基本性质、X-CT成像原理、激光的发射原理和激光的生物效应。☆了解：X射线在医学上的应用、激光器的基本结构和激光在医学上的应用。本章要点第十三章光谱的物理基础1.光谱电磁辐射（不论在可见区或在可见区以外）的波长成分和强度分布的记录，有时只是波长成分的记录。光谱的类别从形状区分可分为三类：明线光谱、带

2、状光谱、连续光谱第一节原子光谱一、原子光谱2.原子光谱（atomicspectrum），是由原子中的电子受激发在不同能级间跃迁所产生的光谱。原子光谱的不连续表明了电子的能量是量子化的。原子光谱的特征：分立的线状光谱，发射谱是一些明亮的细线，吸收谱是一些暗线。原子的光学光谱是最外层电子受激后辐射的，能级间的能量差小，光子的频率较低；原子的标识X射线谱（详见本章第五节）是内层电子电离后辐射的，能级间的能量差较大，光子的频率很高。二、标识X射线谱第一节原子光谱1.分子能级之间跃迁形成发射光谱和吸收光谱。分子光谱的特

3、征是带状光谱（bandspectrum）。它是许多谱线密集而成的光谱带，若干个带组成一组，分子光谱中可以有若干个组。2.分子光谱类型：转动光谱、振动光谱和电子光谱。第二节分子光谱一、分子光谱的特点和分类1.分子的转动能级是指分子的整体转动形成的。对双原子分子主要考虑的转动是转动轴通过分子质心并垂直于分子轴（原子核间的联线）的转动。2.分子的纯转动光谱由分子转动能级之间的跃迁产生，分布在远红外波段，波长是毫米或厘米的数量级，通常主要观测吸收光谱。二、分子的转动光谱第二节分子光谱1.构成分子的诸原子之间的振动，形

4、成振动能级。如双原子分子沿着轴线振动。多原子分子的振动比较复杂，是多种振动方式的叠加，振动的能量是量子化的。振动能级的间隔比电子能级的间隔小。2.分布在近红外波段，波长是几个微米的数量级，通常主要观测吸收光谱。三、分子的振动光谱第二节分子光谱1.在分子中有两个或两个以上的原子核，电子在这样一个电场中运动。分子中电子的运动，正如原子中电子的运动一样也形成不同的电子态，每一状态具有一定的能量，即电子能级。2.分子光谱是电子能级、振动能级和转动能级的跃迁共同形成的，可分成许多带，它是带状光谱，分布在可见或紫外波段，

5、可观测发射光谱。3.分子能量包括电子的运动能量、分子的振动能量、分子的转动能量。E=Ee+Ev+Er四、分子的电子光谱第二节分子光谱利用物质的分子对红外辐射的吸收，得到与分子结构相应的红外光谱图，从而来鉴别分子结构的方法，称为红外吸收光谱法。红外吸收光谱主要利用分子的振转光谱。利用红外吸收光谱可以鉴别各种化合物，还可以直接反映分子中各种原子团的存在。五、红外吸收光谱第二节分子光谱第三节拉曼散射光谱1.红外光谱和拉曼光谱都是研究和反映分子振动和转动特征的。但红外光谱是吸收光谱，照射分子的部分入射能量内吸收了；而

6、拉曼光谱（Ramanspectrum）是一种散射光谱。两者产生的机制完全不一样。一、拉曼光谱原理2.拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。第三节拉曼散射光谱二、拉曼散射光谱的特征1.对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关。3.一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。2.在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞

7、利散射线两侧。1.在正常状态下原子处于基态，原子在受到热（火焰）或电（电火花）的激发时，原子获得足够的能量，外层电子由基态跃迁到不同的激发态，处于激发态的原子跃迁回基态或较低激发态时发出不同波长的特征光谱（线状光谱）。2.测定原子特征谱线的波长和强度进行定性和定量分析的方法称为原子发射光谱法（atomicemissionspectrometry,AES）。第四节光谱分析原理一、原子发射光谱分析原子吸收分光光度法（atomicabsorptionspectrometry,AAS）又称原子吸收光谱分析。利用物质所

8、产生的原子蒸气对特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。基态原子吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。二、原子吸收分光光度法第四节光谱分析原理荧光分析法（fluorescenceanalysis）通过测量待测元素的原子蒸气在辐射能作用下所产生的荧光的发射强度，来测定元素含量的方法。机制属发射光谱但又与原子吸收光谱有许多相同之处。三、荧光分析法第四节光谱分析原理红外光谱法（