第二章光分析法导论

第二章光分析法导论第1页，共35页，2023年，2月20日，星期三概述光的性质及其与物质的相互作用光分析法的分类第2页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.1概述光学分析法以物质的光学性质为基础建立的分析方法。根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互作用建立起来的一类分析方法。任何光学分析法包括三个主要过程：能源提供能量能量与被测物质相互作用产生被检测讯号

光学分析法的发展第3页，共35页，2023年，2月20日，星期三太阳光是复合光，不是单色光。利用棱镜的折射作用可以把复合光分散开来。第4页，共35页，2023年，2月20日，星期三第5页，共35页，2023年，2月20日，星期三第6页，共35页，2023年，2月20日，星期三混合物难以鉴别。第7页，共35页，2023年，2月20日，星期三第8页，共35页，2023年，2月20日，星期三第9页，共35页，2023年，2月20日，星期三太阳中含有92中元素，其中氢、氦、氧、氮等。

第10页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.2光学性质及其物质的相互作用2.2.1光——电磁辐射

光——是一种电磁辐射（电磁波）是一种以巨大速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介的光（量）子流，它具有波粒二象性。2.2.1.1光的波动性：波长、波数、频率

相同振动相位的相邻两点的线性距离、每厘米波的数目、每秒波动次数第11页，共35页，2023年，2月20日，星期三第12页，共35页，2023年，2月20日，星期三二、Lambert－Beer定律

朗伯(Lambert)和比耳(beer)分别于1760年和1852年研究了光的吸收与有色溶液液层的厚度及溶液浓度的定量关系，奠定了分光光度分析法的理论基础。Lambert－Beer定律的数学表达式。

第13页，共35页，2023年，2月20日，星期三二、Lambert－Beer定律称为透光率，用符号T表示式中：称为吸光度，用符号A表示

第14页，共35页，2023年，2月20日，星期三二、Lambert－Beer定律吸光度与透光率之间的关系为：

三、吸光系数(一)物理意义：

吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸光度。

第15页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.2光学性质及其物质的相互作用2.2.1.2光的微粒性：每个光子具有的能量R射线：≤0.1nmr射线发射、核反应X射线：0.1-1.0nmx射线吸收发射、电子（内层）紫外：10-200-400nm紫外吸收可见：400-780nm紫外可见、电子（外层）红外：0.78-2.5-50-1000um红外吸收、拉曼，分子振动微波：0.1-100cm微波吸收、电子自旋共振、分子转动无线电：1-100m核磁共振第16页，共35页，2023年，2月20日，星期三第17页，共35页，2023年，2月20日，星期三第18页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.3光与物质的相互作用2.3.1光的吸收、发射光的吸收：当光与物质接触时，某些频率的光波选择性吸收并使其强度减弱的现象。实质：光的能量转移到物质的分子或原子中去了。使物质中原子或分子由能量较低的状态上升为能量较高的状态。光的发射：当受激物质从高能态回到低能态时，往往以光的辐射形式释放出多余的能量。第19页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.3.2光的投射、散射、和折射

光的投射：光通过透明介质，能量不变，频率不变，知识速度变慢的现象。光的散射：光透过不均匀介质，一部分光沿着其他方向传播。光的折射：光从一透明介质进入另外一种透明介质时，光的方向发生改变。色散：物质对光的折射率随着光的频率变化而变化。第20页，共35页，2023年，2月20日，星期三2.3.3光的干涉、衍射和偏振

光的干涉：当频率、振动方向、周相相同的光源所发射的想干光波互相叠加时，产生明暗相间条纹。光的衍射：光波绕过障碍物而弯曲后传播的现象。光的偏振：天然光通过某些物质后，变为只是在一个固定方向有振动的光。第21页，共35页，2023年，2月20日，星期三第22页，共35页，2023年，2月20日，星期三光分析法的分类光谱法：基于物质内部能级之间的跃迁而产生的发射、吸收、及散射光谱的强度随波长的变化，所得的图谱叫光谱，利用光谱进行定性定量和结构分析的方法。非光谱法：基于电磁波与物质作用时，引起电磁辐射的某些性质的变化的分析法。第23页，共35页，2023年，2月20日，星期三常用的光学分析法辐射的发射

1.发射光谱法2.荧光光谱法3.火焰光谱法4.放射化学法1.色比法2.分光光度法3.原子吸收法4.核磁共振法5.电子自旋共振法1.拉曼光谱法2.散射浊度法1.折射法2.干涉法1.X射线衍射法2.电子衍射法1.偏振法2.旋光法3.圆二向性法辐射的吸收

辐射的散射辐射的折射辐射的衍射辐射的旋转第24页，共35页，2023年，2月20日，星期三光谱法原理1.光谱产生的原理转动：分子围绕其质量中心的转动振动：分子中原子间的相对运动电子：分子中电子相对原子核的运动平动：分子整体运动

E总=E0+E平+E转+E振+E电在同一中电子能级中，因振动能量的不同又分为几个振动能级，而在同一振动能级中，又因分子转动能量的不同分为几个转动能级。第25页，共35页，2023年，2月20日，星期三

(1)电子能级跃迁

所需的能量较大，其能量在1～20eV，产生的吸收光谱主要处于紫外－可见光区(200～780nm)；

(2)

振动能级跃迁

振动能级的能量差约为0.025～1eV，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振转光谱；(一)分子吸收光谱第26页，共35页，2023年，2月20日，星期三(3)转动能级跃迁

振动能级的能量差约为0.025～0.003eV，跃迁产生的吸收光谱位于远红外区,远红外光谱或分子转动光谱；(4)吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据；第27页，共35页，2023年，2月20日，星期三电子能级间跃迁的同时，总伴随有振动和转动能级间的跃迁。即电子光谱中总包含有振动能级和转动能级间跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。(一)分子吸收光谱第28页，共35页，2023年，2月20日，星期三分类：1.物质类型不同：原子光谱、分子光谱、固体光谱。2.光谱产生方式：发射光谱、吸收光谱、散射光谱。3.光谱的性质和形状：线状光谱、带状光谱、连续光谱。第29页，共35页，2023年，2月20日，星期三分子光谱分子光谱：就是测量分子转动能级、分子中原子的能动能级（包括分子转动能级）和分子电子能级（包括振-转能级）跃迁所产生的分子光谱为基础的定性、定量和物质结构分析法。对于分子光谱的意义：能级跃迁包括吸收外来的辐射和把吸收的能量再以光发射形式放出而回复到基态的两个过程。第30页，共35页，2023年，2月20日，星期三吸收光谱吸收光谱：是物质吸收相应得辐射能而产生的光谱。其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需要的能量。第31页，共35页，2023年，2月20日，星期三发射光谱发射光谱：是指构成物质的原子、离子或分子受到辐射能、热能、电能或化学能的激发而产生的光谱。物质发射的光谱有三种线状光谱：由气态或高温下物质在离解为原子或离子时被激发而发射的光谱。带状光谱：是由分子被激发而发射的光谱。连续光谱：是由炽热的固体或液体发射的。第32页，共35页，2023年，2月20日，星期三原子光谱分子光谱第33页，共35