第2章 光学分析法导论.ppt

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1、第2章光学分析法导论2-1光分析法及其特点2-2电磁辐射的基本性质2-3光分析法的分类2-4光学光谱分析法所用仪器2-1光分析法及其特点光分析法：基于检测能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号或所引起的变化的分析方法被检信号的性质：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位2-2电磁辐射及其基本性质电磁辐射以巨大速度通过空间，不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量形式波动性粒子性2-2-1电磁辐射的波动性1.波长λ——相邻两个波峰或波谷间的距

2、离单位：mmmμmnmÅpm10-610-910-1010-12(m)2.频率υ——单位时间内辐射波振动的次数单位：赫兹Hz或s-1(秒-1)3.周期T——辐射波振动所需的时间单位：秒(s)υ=1/T波动性4．波数σ——单位长度内波的数目单位：cm-1σ=1/λ5．传播速度v，c=2.997925×108m·s-1λ=c/νσ=1/λ=ν/c2-2-2粒子性——每个光子或光量子均具有能量EE=hν=hc/λ=hcσ——爱因斯坦-普朗克公式h=6.63×10-34J·S=6.63×10-27尔格·秒——普朗克常数能量单位：焦耳、尔格、电子伏特（eV）1e

3、ν=1.602×10-19J电子伏特（eV）----一个电子在真空中通过1伏电压降所获得的能量电磁波谱--波谱区波长波数cm-1跃迁能级类型波谱分析法γ射线10-4~10-3nmγ射线光谱法穆斯堡尔光谱法X射线10-3~10nmX射线光谱法光学光谱区远紫外真空紫外近紫外可见近红外0.75~2.5μm1.3×104~4×103红外吸收、拉曼光谱法中红外2.5~50μm4×103~200红外吸收、拉曼光谱法远红外50~1000μm200~10微波0.1~100cm10~0.01微波波谱顺磁共振射频（无线电区）1~1000m10-2~10-5核磁共振波谱核能

4、级内层电子能级10~200nm200~400nm400~750nm原子和分子外层电子能级跃迁紫外、可见吸收、发射和荧光分子振动分子振动分子转动分子转动电子自旋磁能级核自旋磁能级按波长顺序排列的电磁辐射2-3光学分析法的分类光谱法非光谱法光学分析法通常分为:（是否与能级跃迁有关）2-3-1非光谱法（测电磁辐射的性质）折射法、干涉法、比浊法、旋光法、x衍射法等光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二向色性法X射线衍射法干涉法旋光法紫外光谱法红外光谱法分子荧光光谱法分子磷光光谱法核

5、磁共振波谱法2-3-2光谱法1.光谱法按辐射本质分类⑴原子光谱⑵分子光谱2.光谱法按辐射获得方式的不同分类⑴发射光谱⑵吸收光谱⑶荧光光谱3.原子光谱和分子光谱原子光谱（包括离子光谱）原子（或离子）的外层电子在不同能级之间的跃迁而产生的光谱。特征:①原子光谱λ大多分布在紫外-可见区②Ej、Ei不连续，△E、λ也不连续，故原子光谱具有线光谱的特征分子光谱分子总能量E分子=E电+E振+E转（P91)△E分子=△E电+△E振+△E转△E电——分子中外层电子能级跃迁引起的能量改变1~20eV△E振——分子中原子（或原子团）在平衡位置上作相对振动引起的能量改变0.

6、05~1eV△E转——整个分子绕其轴旋转产生的能量改变10-4~0.05eV①分子光谱：电子光谱——E电、E振、E转改变，紫外-可见区振动光谱——E振、E转改变，近、中红外区转动光谱——E转改变，远红外、微波区②  分子光谱是由许多线光谱聚集在一起的带光谱。分子光谱特征:原子光谱、分子光谱能级图⑴发射光谱物质的原子、离子或分子受到热能、电能、化学能激发由低能态或基态跃迁到高能态,退激时以光辐射释放能量形成的光谱。不同物质的电子能级各不相同，因此光辐射释放的能量也各不相同，波长也不同。定性依据。（见表2-2）4.发射光谱、吸收光谱、荧光光谱观察到的钠元素

7、特征谱线⑵吸收光谱辐射通过气态、液态或透明的固态物质时，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跃迁到较高能态。这种由于物质对于辐射的选择性吸收而得到的光谱称为吸收光谱。（见表2-3）吸收光谱原子吸收光谱——钠的暗线光谱峰窄0.xnm分子吸收光谱：紫外-可见区——电子吸收光谱，溶液中宽带吸收1-10nm红外区——振动吸收光谱远红外、微波区——气态分子转动吸收光谱⑶荧光光谱物质吸收辐射跃迁到激发态后，又以辐射跃迁的形式发射出相应的能量，而本身又回到低能态。光学分析法分类波谱区方法名称主要用途光学光谱区原子光谱原子发射光谱法微量

8、多元素连续同时测定原子吸收光谱法微量单元素分析等原子荧光光谱法微量单元素分析等分子光谱紫外-可