第3章光学分析法概论

1、第2章 光学分析法概论光学分析法 根据电磁辐射与待测物质相互作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建立起来的分析方法。第2章 光学分析法概论第1节 电磁辐射及电磁波谱一. 电磁辐射的波粒二象性1.电磁辐射的波动性2.电磁辐射的粒子性（CM-1）波数：指每cm长度中所含振动周期的数目3电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列成的图谱 波长范围波谱区名称跃迁类型 光谱类型0.00050.1nm 射线原子核反应 莫斯鲍尔谱0.110nm x射线内层电子 x射线电子能谱10200nm远紫外外层电子 真空紫外吸收光谱200400nm近紫外外层电子 紫外可见吸收光谱400760nm可见外层电子0.762.5

2、m近红外分子振动红外吸收光谱、拉曼光谱2.550m中红外分子振动、转动501000m远红外分子振动、转动0.1100cm微波分子转动 电子自旋 电子自旋共振11000m无线电波原子核自旋 核磁共振二、电磁辐射与物质的相互作用 利用光的粒子性与物质相互作用，使物质分子的内部能量发生变化，而建立起来的光谱分析法。 产生的物理现象：吸收、发射、拉曼散射 利用光的波动性与物质的相互作用，不涉及物质内部能量的变化，仅使光的运动方向发生变化，而建立起来的非光谱分析法。 产生的物理现象：透射、折射、反射、衍射、非拉曼散射、旋光吸收：原子、分子或离子吸收相应光子的能量（等于基态和激发态差）后，使其能级从基态跃

3、迁到激发态，光能转变为跃迁能。这种现象称为物质对光的吸收。E0E1基 态激发态非辐射光的方式释放所吸收的能量而返回基态（弛豫）选择性吸收：不同物质只能吸收不同波长或不同能量的光，这种现象称为物质对光的选择性吸收。不同的物质有不同的颜色！物质对光的选择性吸收的宏观现象： 物质对光选择性吸收的原因：不同物质不同的电子结构两能级的能量差（E）不同所能吸收光的波长或能量也不同。完全吸收完全透过吸收黄色光光谱示意宏观现象示意物质的颜色与光色的关系互补色光 物质选择性地吸收白光中某种颜色的光，物质就会呈现其互补色光的颜色。 溶液颜色呈现透过光颜色，固体颜色呈现反射光颜色！ 光色的互补:若两种不同颜色的单色

4、光按一定的强度比例混合得到白光，那么就称这两种单色光为互补色光，这种现象称为光的互补。/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红蓝绿 能复合成白光的两种颜色的光叫互补色光。红黄绿蓝青紫青蓝白光橙 根据图谱在400500nm（紫蓝绿）可见光波长范围内有弱吸收，及溶液的颜色是透过光的颜色（吸收光的补色），那么，你溶液颜色应为淡黄绿色（560610nm）。即溶液吸收了紫蓝绿的可见光，则溶液呈现出吸收光的补色淡黄绿色。 发射：物质从激发态返回基态时，以发射光

5、的方式释放所吸收的能量过程 激发态辐射光基态散射：光通过介质时会发生发生散射。散射中多数是光子与介质之间发生弹性碰撞所致。碰撞过程没有能量交换，光频率不变，但光子的运动方向改变 光的发射第五章-7拉曼散射：光子与介质分子之间发生了非弹性碰撞，碰撞时光子不仅改变了运动方向，而且还有能量交换，光频率发生改变 折射和反射：光从介质1照射到与介质2的界面时，一部分光改变方向返回介质1 称为反射；另一部分光改变方向进入介质2称为折射干涉和衍射：在一定条件下光波会相互叠加，产生一个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，前进的方向发生弯曲，称为衍射。光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱

6、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磁共振波谱法第2节 光学分析法的分类一、光谱法与非光谱法光谱法：利用物质与电磁辐射相互作用时，物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射，测定其强度随波长变化进行分析的方法非光谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用时，测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化进行分析的方法光谱法与非光谱法的区别：光谱法：内部能级发生变化 原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁 分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内

7、部能级不发生变化 偏振法、干涉法、旋光法等； 二、原子光谱法和分子光谱法 原子光谱是气态原子或离子外层或内层纯电子能级跃迁而产生的光谱，表现为线状光谱（锐 线光谱）。原子吸收光谱原子发射光谱E2E0E1E3hi波长半宽度10-210-5 利用原子吸收或发射光谱来确定待测物质的元素组成和含量的分析方法称为原子光谱法 基态第一激发态第二第三E2E1E0半宽度20100nm分子吸收光谱分子发射光谱hi半宽度20100nm 分子光谱是由分子中的电子能级、振动能级和转动能级的变化而产生的光谱，表现为带状光谱。0121J023J0231J0231J0231 利用待测物质分子的吸收或发射光谱进行定性、定量及结构分析的方法称为分子光谱法。 菲的紫外吸收光谱吸收光谱例：原子吸收光谱法、紫外-可见吸收光谱法、红外吸收光谱法与核磁共振波谱法等。三、吸收光谱法和发射光谱法 研究物质对光的吸收强度随波长的变化与物质的性质、含量和结构的关系。 利用物质的吸收光谱进行定性、定量及结构