光谱分析法概论

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1、分析方法化学分析法仪器分析法(Chemicalanalysis)(Instrumentalanalysis)化学定性分析化学定量分析重量分析法容量分析法光学分析法(Opticalanalysis)色谱分析法（Chromatography)质谱法(Massspectrometry)电化学分析法(Electrochemistry)光学分析法概论光学分析法(Opticalanalysis)基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的性质、含量和结构的一类仪器分析方法。光学分析方法涉及到三个问题：

2、①能源提供能量（包括辐射能）②能量与物质的相互作用；③分析信号的产生及其检测。光学分析法的应用2.环境和大气研究主要是原子光谱的应用，也有分子光谱。3.药物分析鉴别、检查、含量测定。1.结构鉴定专属性强;样品用量少;不改变混合体系的组成就能快速分析。第一节电磁辐射及其与物质的相互作用第二节光学分析法的分类第三节光谱分析仪器光:是一种电磁波,具有波动性和粒子性.波动性–传播运动过程中突出,表现在光的偏振,干涉,衍射粒子性–与物质相互作用时突出,表现在光电效应,光的吸收和发射衍射干射散射第一节电磁辐射及其与物质的相互作用一、电磁辐射的

3、性质1.光的波动性波动性：可用波长λ、频率ν和波数σ来描述。ν=λcc:光速(3×108m/s)ν:Hzλ:mλ:光在传播过程中,同一电磁波曲线上两个相邻的相位相同的点之间的距离.ν:单位时间内经过某一点的波的数.σ:波长的倒数(1/λ),常用于红外光谱,可以理解为1cm长度中波的数目.※频率与波长成反比,即波长越长,频率越低,波数越小=1/=/c对于不同的光波,波长采用不同的单位.紫外-可见光区:nm(10-9m)红外光区:μm(10-6m)或cm-1微波区:cm无线电波:m2.光的粒子性h:普朗克常数※光量子的能量(E)

4、与波长成反比,而与频率及波数成正比.可用光量子的能量来描述E=h=hc/=hc例如：计算1mol(6.022171023个)波长为200nm的光子的能量E3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。γ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波物质与辐射能作用时内部发生能级跃迁→光谱光谱分析法(Spectroscopicanalysis)光学分析法物质与辐射能作用时不发生能级跃迁非光谱法二、电磁辐射与物质的相互作用(一)物质内部发生能级跃迁吸收(Absorption)辐射能量恰好满足物质两能级间跃迁所需的能量。X

5、+h→X发射(Emission)物质受到激发而跃迁到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的方式释放能量。X→XX→X+h散射(Scattering)光子与物质分子之间发生碰撞，使光子的运动方向发生改变而向不同角度散射。瑞利散射光子与物质分子发生弹性碰撞，不发生能量交换，仅光子运动方向发生改变。(波长=入射光波长)拉曼散射光子和介质分子发生非弹性碰撞，光子运动方向和能量均发生改变。(波长≠入射光波长)折射和反射当光从介质1照射到介质2界面时，一部分光返回介质1，称为光的反射，另一部分光则改变方向，以一定折射角度进入介质2，称

6、为光的折射。干涉和衍射在一定条件下光波会相互作用。当叠加时，将产生一个其强度视各波的相位而定的加强或减弱的合成波，称为干涉。光波绕过障碍物或通过狭缝时，以约180的角度向外辐射，波前进的方向发生弯曲，称为衍射。(二)不发生能级跃迁第二节光学分析法的分类一、按照电磁辐射与物质的相互作用分类1.光谱法物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变化，所得的图谱称为光谱，利用光谱进行定性定量和结构分析，包括吸收光谱法，发射光谱法和散射光谱法。吸收光谱(absorptionspectrum)11(nm)吸光度(A

7、)123456…nnm光谱的不同形式带状光谱:由几个光带和暗区相间而成的光谱。线状光谱:由若干条强度不同的谱线和暗区相间而成的光谱。连续光谱：由炽热的固体或液体发射。在一定范围内。各种波长的光都有，连续不断，无明显的谱线和谱带。它们是红外、可见及远紫外区分析仪器的重要光源。太阳连续光谱2.非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，仅通过测量电磁辐射的某些基本性质(反射、折射、干涉、衍射和偏振)的变化,主要有折射法，旋光法，浊度法，X-射线衍射法和圆二色法等。利用X-射线能够绕过障碍物而弯曲地向后面传播的现象，是测定晶体结构的

8、重要手段。DNA晶体的X射线衍射照片(byRosalindFranklin)X-射线衍射法(X-raydiffractionanalysis,XRD)二、按照作用物不同分类1.原子光谱法(atomicspectroscopy)以测量气态原子或离子外