第三章光学分析法导论

第三章光分析法导论学习目标1.了解光学分析法的定义；2.熟悉光的波粒二象性，波参数的含义及能量与波长的关系；2.熟悉物质对光的吸收与发射；2.熟悉原子光谱和分子光谱的种类。引言：什么是光分析法？光分析法是借助物质与光的相互作用来确定物质的性质或含量的分析方法。光源照射样品液所吸收光的波长（频率）、强度所发射的光的波长（频率）、强度反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振主要内容§3.1光的性质§3.2光与物质的相互作用§3.3原子光谱与分析光谱一、光的波动性

光作为一种电磁波，具有波粒二相性

§3.1光的性质一、光的波动性

电磁波常用的波参数：光速（c）：电磁辐射传播的速度波长（λ）：是指相邻两个波峰或波谷间的距离。频率（υ）：单位时间内电磁振动的次数。υ=c/λ§3.1光的性质§3.1光的性质二、光的粒子性

光波是由一颗颗不连续的光子构成的光子流，每个光子的能量与其频率或波长有关：

E－光量子具有的能量，单位：J(焦耳)，eV(电子伏特)h－普朗克(Planck)常数6.626×10-34J·s－频率，单位Hz或s-1

c－真空中光速：≈3.0×108m/s－波长：1m=10-6m,1nm=10-9m

结论:波长越长，能量越小，波长越短，能量越大。

三、波粒二相性电磁波谱射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-3nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光400～750nm0.1nm～10nm~750nm~0.1cm0.1cm～100cm1m～1000m10nm~200nm200~400nm远紫外近紫外（真空紫外）物质对光的选择性吸收（一）光的颜色知识链接

物质对光的选择性吸收白光青蓝青绿黄橙红紫蓝适当选配两种颜色的光按一定的强度比例混合，可以获得白光，则这两种色光称为互补色光。

如果某溶液选择性吸收了某波长的光，则溶液呈现出被吸收光的互补色光的颜色。吸收黄色光§3.2光与物质的相互作用一、光的吸收

？M+热M+荧光或磷光M+

h

M*基态激发态E0

（△E）E1不同的物质，具有不同的原子或分子结构，其跃迁需要的能级差E不同，即吸收不同波长的光。E2E1E0基态激发态Eλ=hc/E吸收光谱发射光谱§3.2光与物质的相互作用二、光的发射

§3.3原子光谱与分子光谱一、原子光谱

有原子吸收光谱、原子发射光谱（原子荧光光谱）。一、原子光谱（一）原子发射光谱

原子核外电子从激发态返回基态或较低能态而发射出特征谱线，产生发射光谱。（二）原子吸收光谱当光辐射通过基态原子蒸气时，基态原子选择性吸收一定频率的电磁波，从基态跃迁到激发态。由原子这种吸收而获得的特征光谱称为原子吸收光谱。二、分子光谱——带光谱二、分子光谱

（一）分子吸收光谱

分子吸收光谱分子对辐射能的选择性吸收并由基态或较低能级跃迁到较高能级产生的分子光谱叫做分子吸收光谱。

跃迁类型所需能量对应辐射对应光谱名称分子电子能级较大紫外-可见光紫外-可见吸收光谱分子振动能级较小红外线红外光谱二、分子光谱

（二）分子发射光谱

分子发光光谱包括荧光光谱、磷光光谱和化学发光光谱。

获得能量途径维持时间光谱名称荧光激发光短，激发光停止照射后即停止发生荧光光谱磷光激发光较长，激发光停止照射后还可维持约10-3～10s

磷光光谱化学发光化学反应－化学发光光谱光谱分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通过测量物质产生的发射光、吸收光或散射光的波长和强度来进行分析的方法。

吸收光谱分析：当物质在辐射能作用下，吸收与其能级跃迁相应的能量由低能态跃迁至高能态而得到的光谱。发射光谱分析：物质在辐射能作用下，由低能态跃迁至高能态，再由高能态返回至低能态而产生的光谱。分子光谱分析：在辐射能作用下，分子内能级间的跃迁产生的光谱。原子光谱分析：由于原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的光谱。三、光谱分析法分类

在光谱分析中，依据物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法称为吸光光度法,主要有:

红外吸收光谱：分子振动光谱，吸收光波长范围2.51000m,主要用于有机化合物结构鉴定。

紫外吸收光谱：电