光谱分析讲义

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1、第一章光谱分析的原理一、光谱和光谱分析1、光的本质光有粒子性，又有波动性，它的本质是粒子性的，波动性只是它的某些表现。研究表明，光、电、磁现象密不可分，光、电、磁现象都是粒子运动时，受自然力作用影响，温度发生变化产生的不同效应。它们都是我们可以观察到的物质结构间通过粒子运动传递能量现象，有着明显的共同性原理。这三种现象是粒子流温度差异造成的，其中光效应是温度相对较高的粒了流，电效应次之，磁效应是温度相对较低的粒子流。根据以上分析，光的本质又可称为是电磁波，根据电磁波波长范围不同，可分为通讯波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线和宇宙线

2、等。ldE-6ldE510E4X射线ldE310E-210E1040.761lCiE+1ldE+2各种辐射的波长范图1-1电磁波的波长范2、光速、频率和波长光速：是光在真空中的传播速度；C=3X105m/s,C=X•f,其中：入为光的波长，f为光的频率。光在真空中的传播速度是固定不变的。3、光的色散光的颜色是由光波波长所决定的，一定波长的光线射到眼里就生成一定色的感觉。可见光的波范围是：380—780nmo白光是是由许多种波长的光按一定比例混合而成的，透过三棱镜可以呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。其波长范围为：红640

3、—780nm橙640—610nm绿505一525nm蓝505一470nm紫470—380nm其中红光波长最长，紫光波长最短，中间各种色光由红到紫递减。单色光：只有一种波长，不能再行分解的光叫做单色光；复色光：含有若干种波长成份的混合光就叫做复色光。光的色散：复色光分解成单色光的现象，叫做光的色散。光谱：由色散形成的光按一定次序排列的光带叫做“光谱”。图1-2白光分解以后形成的光谱4、光谱的分类光谱乂分为发射光谱、吸收光谱和荧光光谱。发射光谱：因物质的原子、离子或分子由较高能态向较低能态或基态跃迁而产生的光谱，称为发射光谱。由发光体所发出的

4、光直接得到的光谱都是发射光谱。吸收光谱：物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态过渡到较高的能态，这种因物质对辐射的选择性吸收而得到的原子或分了光谱，称为吸收光谱。当白光通过炽热蒸气或气体后再发生色散时，就形成在连续光谱的背景上分布着许多暗线的光谱，这种光谱就是吸收光谱，这种光谱与吸收物质的分子、原子结构有关，建立在这个关系上的分析方法有比色分析、吸收光谱分析（分光光度分析）和原子吸收光谱分析。荧光光谱：通过激发态粒子与其他粒子的碰撞，而把激发能转变为热能（称为无辐射跃迁）；但是，在某些情况下，这些激发态原子或

5、分子可能先通过无辐射跃迁过渡到较低的激发态，然后再以辐射跃迁形式过渡到基态,或都直接以辐射跃迁形式过渡到基态,通过这种方式获得的光谱，即称为荧光光谱。实际上是发射光谱的一种（二次发射）。5、发射光谱的分类：分为以下三大类：（1）连续光谱即包含从红到紫各种色光的光谱。这种光谱从长波到短波连成一片，其间没有间断，没有暗线和明线之分，这种光谱叫做连续光谱。连续光谱只与物体的温度有关，而与物质的组成无关，因此对元素分析没有用处。(2)带光谱又称分子光谱，是由于不连续的振动能级叠加在分子的基态电子能级上，当发生电子能级之间的跃迁时，产生一系列紧密排

6、列的线光谱，因仪器不能分辨而呈现带状，称为带光谱。分子的红外、紫外和可见光谱都是带光谱。当光源中存在气态基团或小分子时也会产生带光谱，如HO、MgOH、CaO、NaCl产生的光谱。(2)线状光谱这种光谱只有一些不相连续的明线，其他区域都是黑暗的。当原子、离子及分子处于气态时，相应的发射光谱才具有线状态光谱的特征。因此，原子、离子或分子处于气态，是得到它们线光谱的必要条件之线状光谱中的一些明线称为光谱线。线状光谱是与原子或离子的结构有关，各种元素在低压炽热气所发射的线状光谱，光谱线的数目、位置和强度都不相同，因此，线状光谱是元素存在的标志，

7、这是光谱分析的理论基础。二、光谱分析的一般原理1、光谱分析定义根据物体的光谱来判定它的化学成分的方法，叫做光谱分析。2、光谱分析原理光谱分析的吋候，把试样物质的光谱跟各种已知元素线状的光谱进行比较，如果发现试样的物质的光谱中存在某种元素的谱线，就可以断定试样物质含有那一种元素。光谱分析一般分发射光谱分析和吸收光谱分析二种。光谱分析中常用的是线状光谱。3、光谱分析的分类可分为定性分析、半定量分析和定量分析两大类。定性分析：是基于每一种元素的原子被激发后，可以得到其特有的光谱来判定试样中某元素是否存在。因此，当将试样放在电弧、电火花或火焰中吋

8、，它们发出不同的光來，在光谱线图像中能够找到该特征元索是否存在的特征线。最后线：•种元素其谱线不止…条能用来检查试样中该元素是否存在，因此不必利用该元素的所有谱线，而只需要少数灵敏线。这种灵敏