分析化学二-第二章 光谱分析导论.ppt

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1、第二章光谱分析法导论主要内容与重点电磁辐射及其与物质的相互作用吸收与发射的原理、种类及应用各类光谱分析方法产生的基本原理各类光谱分析仪器的基本结构单色器的结构；棱镜与光栅的分光原理；光栅的性能指标；狭缝的概念以及狭缝的选择常用光源的基本种类常用检测器及其基本原理与应用光谱的分类依据利用光电转换或其它电子器件测定“辐射与物质相互作用”之后的辐射强度等光学特性的改变，进行物质的定性、定量和结构分析的方法。历史上，此相互作用只是局限于电磁辐射与物质的作用，这也是目前应用最为普遍的方法。现在，光谱方法已扩展到其它各种形式的

2、能量与物质的相互作用，如声波、粒子束（离子和电子）等与物质的作用。什么方法称为光分析方法呢？一、电磁辐射§2-1电磁辐射的基本性质所谓电磁辐射是指一种以极大的速度通过空间转播能量的电磁波光就是一种电磁波二、电磁辐射的基本性质———波粒二象性波动性指电磁波以正弦波的形式向前传播，可以叠加，并具有折射、衍射、干涉等波的现象。yt频率相同的正弦波叠加得相同频率的合成正弦波波的叠加二电磁辐射的基本性质1/11/11/()频率不同的正弦波叠加得不同频率的非正弦波；更多的正弦波叠加可形成方波粒子性是指电磁波具有一定的能

3、量，且其能量是量子化的，当物质发射电磁波或者电磁波被物质吸收时，就会发生能量跃迁。波的叠加电磁辐射的基本性质1、波动性的主要描述参数参数符号单位备注波长nm、Å(10-1nm)等用于大部分光谱中波数cm-1常用于红外光谱中频率Hz；s-1常用于核磁共振谱中各参数之间的关系：C=3.0×1010cm/s三描述电磁辐射的基本参数电磁辐射的基本性质E=h三描述电磁辐射的基本参数2、微粒性的主要描述参数——能量（E），单位主要有J、eV3、波动性与微粒性之间的关系——Einstein理论（1905年提出）Planc

4、h常数。h=6.626×10-34J.S电磁波的频率=hc/电磁波的波长1eV=1.602210-19J电磁辐射的基本性质四电磁波谱1、何谓电磁波谱？电磁波以波长（或频率或能量）的次序（从高到低或相反）排列的谱线2、电磁波谱射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光电磁辐射的基本性质五电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射的基本性质★吸收★发射★非辐射弛豫★散射★透射★折射★反射★干涉★衍射★偏振量子理论(MaxPlanck，1900)：

5、什么是能态（Energystate）物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态，即能量是量子化的；处于不同能量状态粒子之间发生能量跃迁时的能量差E可用h表示。两个重要推论：物质粒子存在不连续的能态，各能态具有特定的能量。当粒子的状态发生变化时，该粒子将吸收或发射完全等于两个能级之间能量差的能量；反之亦是成立的，即：E=E1-E0=h五电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射的基本性质1、几个基本概念电磁辐射的基本性质五电磁辐射与物质的相互作用——几个基本概念什么是能级？粒子在稳定状态所具有的能量什么是基态和激发态？未受

6、激发的电子所处的能级（规定为零）称为基态；高于基态的所有能量状态称为激发态。什么是单重态和三重态？两个电子具有不同自旋方向时所处的能量状态称为单重态；两个电子具有相同自旋方向时所处的能量状态称为三重态单重态（设为基态）受激激发单重态激发三重态2、辐射的吸收当入射辐射的能量正好等于目标物（原子、分子或离子等）的基态与激发态的能级差时，目标物将吸收能量，并从基态跃迁到激发态的过程五电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射的基本性质光强度波长波长光强度辐射的吸收吸收光谱图吸收光谱图吸收电磁辐射的强度对电磁辐射波长或频率的函数图A

7、光能吸收A*基态激发态光五电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射的基本性质/nm颜色互补光400～450紫黄绿450～480蓝黄480～490绿蓝橙490～500蓝绿红500～560绿红紫560～580黄绿紫580～610黄蓝610～650橙绿蓝650～760红不同颜色的可见光波长及其互补光蓝绿五电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射的基本性质光的吸收与物质的颜色有色物质的不同颜色是由于吸收了不同波长的光所致。物质所显示的颜色是吸收光的互补色。各种光的互补性KMnO4的颜色及吸收光谱（1）原子的吸收基态原子电子基态（E0)第

8、一电子激发态（E1)第二电子激发态（E2)激发态原子电子基态（E0)第一电子激发态（E1)第二电子激发态（E2)原子吸收光谱（线光谱）吸收光五电磁辐射与物质的相互作用电磁辐射的基本性质辐射能（hv=E激-E0)l(nm)波长光强度原子外层电子的跃迁：吸收紫外-可见光，产生原子吸收光谱法原子内层电子的跃迁：吸收x射线，产生x射线吸收光谱法原子核的跃迁：吸收射