第二章 光谱分析法导论.ppt

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1、第二章光学分析法导论（电磁辐射基础）本章学习要求1.了解光与物质的相互作用特点及其与光学分析法的关系2.了解光学分析法的基本分类3.掌握光学分析仪器的基本构成单元第二章光谱分析法导论光谱方法是以原子和分子的光谱学为基础建立起来的一类分析方法，主要研究的是不同形式的电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射包括从波长极短的γ射线到无线电波的所有电磁波谱范围，而不只局限于光学光谱区2.1电磁辐射的基本性质2.1.1电磁辐射的波动性2.1.2电磁辐射的微粒性2.1.3电磁波谱电磁辐射的性质电磁辐射是一种以极大的速度（在真空中为2.99792×1010cm·s-1）通过空间，而不需要以

2、任何物质作为传播媒介的能量形式（注意！是一种能量形式）。电磁辐射具有波动性和微粒性--称为电磁辐射的二象性。2.1.1电磁辐射的波动性波长—cm、µm、nm、A频率—υHzsec-1波数—σcm-1传播速度—cm/sec散射折射与反射衍射干涉偏振yx2.1.2电磁辐射量子力学性质光的粒子论最早是牛顿提出来的。而波动论和粒子论的争论一直持续到二十世纪初，普朗克（Planck）提出的量子论才把两者联系起来，并为科学界所共识，即光具有二象性。普朗克认为，被热激发的振动质点的能量是量子化的。当振子从一个被允许的高能级向低能级跃迁时，就有一个光子的能量发射出来，一个光子的能

3、量EP与辐射频率的关系为：E--光子的能量J,焦耳υ---光子的频率Hz,赫兹---光子的波长cmC---光速2.99791010cm.s-1h---Planch常数6.625610-34J.s焦耳.秒JCalErgeV1J（焦耳）10.23901076.241×10181Cal（卡）4.18414.184×1072.612×10191erg（尔格）10-72.390×10-816.241×10111eV（电子伏）1.602×10-193.829×10-201.602×10-121表2-2能量单位换算表一电磁波的微粒性电磁辐射量子力学性质二物质的能态原子、离子分

4、子电磁辐射量子力学性质E0E1EE0E1新名词基态低能级激发态高能级电磁波谱电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列所画成的图或表称为电磁波谱2.2光学分析法分类光谱法吸收光谱法发射光谱法散射光谱法非光谱法:非光谱法中，电磁辐射只改变了传播方向及速度等，而物质的内能不发生变化。属于这类分析方法有的折射法、浊度法、旋光法、散射等方法。光谱法是基于光和物质相互作用时，测量由物质内部发生量子化的能级间的跃迁所产生的发射，吸收或散射光谱的波长和强度进行分析的方法。吸收光谱法利用物质的特征吸收进行分析的方法X+hυX*光或热2.2光学分析法分类表2-3常见吸收光谱分析法方法名称辐

5、射能源待测粒子状态检测讯号原子吸收光谱法紫外、可见光气态原子透射的紫外、可见光紫外-可见分光光度法液态分子或基团透射的紫外、可见光红外吸收光谱法2.5～15μm红外光液态、气态、固态分子透射的红外光核磁共振波谱法4～600MHZ高磁场射频液态有机物分子的质子原子核对射频辐射的吸收激光吸收光谱法激光液态分子吸收激光光声光谱法激光气态分子声压激光热透镜光谱法激光液态分子吸收电子自旋共振波谱法104～8×105MHZ微波液态分子吸收紫外-可见光发射光谱法利用物质的特征发射进行分析的方法X+hυX*光或热X+hυ光或热2.2光学分析法分类表2-2各种发射光谱法方法名称激发能

6、源被测粒子检测讯号原子发射光谱法电孤、火焰、ICP气态原子紫外可见光原子荧光光谱法高强度紫外、可见光气态原子原子荧光X荧光光谱X光管0.01～0.25nmX射线气态原子二次X射线(荧光)荧光光度法紫外、可见光液态分子荧光(紫外、可见光)磷光光度紫外、可见光液态分子磷光(紫外、可见光)化学发光法化学能液态分子可见光生物发光法生化能液态分子可见光散射光谱法主要是以拉曼散射为基础的散射光谱法原子光谱：原子外层或内层电子产生能级跃迁而形成的，其光谱为线状光谱。原子发射光谱法(AES)、原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)及X射线荧光光谱法(XFS)等。光谱法原

7、子光谱分子光谱{分子光谱：分子中电子能级、振动和转动能级的变化形成的，其光谱为带状光谱，也即连续光谱。紫外-可见分光光度法(UV-vis)，红外吸收光谱法(IR)，分子荧光光谱法(MFS)及化学发光法(CLS)和分子磷光光谱法(MPS)等。2.3光学分析法仪器用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐射的强度和波长的关系的仪器叫做光谱仪或分光光度计。这一类仪器一般包括五个基本单元：光源、单色器、样品容器、检测器和读出器件2.3光学分析法仪器作业：P153、6