光譜分析導論.doc

光譜分析導論這是我自己弄的，有的支持，后面iyou第一節(jié) 光與光譜 一、光的波動性(Characterization of light waves) 波動性參數： （波長,Wavelength）; n（頻率,frequency）; C（光速,The velocity of light） 1（波數,wave number） 關系式CC 單色光(monochromatic light)-只含一種頻率或波長的光。復合光(multichromatic lights)-多種頻率或波長的光。散射光(雜散光，(scatting light)-指定波長外的光。二、光的微粒性(Microparticle characterization of light )Parameter of microparticle characterization ：E E=hn=hC/ hPlancks constant h=4.1410-15ev.sec =6.62610-27erg.sec C=31010cm/sec One photon energy: E=1240/ (ev) 的單位為 nm 第二節(jié) 原子與分子的能級及電子在能級間的躍遷一、 原子能級及電子在能級間的躍遷原子光譜的特征 Characterization of atoms spectrum電子能級間的躍遷,屬電子光譜,線狀光譜。Transition on electronic levels, electronic spectrum, linear spectrum. 二、分子的能級及電子在能級間的躍遷分子形成帶狀光譜的原因能量離散，導致譜線寬度擴展測不準原理、相對論效應導致譜線寬度擴展。再加上能級之間的能量間距非常小，導致躍遷所產生的譜線非常多，間距非常小，易于重疊。儀器條件造成色散元件難以將譜線完全分開真實分子光譜的特征UV-Vis:電子、帶狀光譜。在特定條件下,能反映振動能級的精細結構Infrared:振動、帶狀光譜, 在特定條件下, 能反映轉動能級的精細結構。原子光譜和分子光譜小結原子光譜: 電子能級上的電子躍遷 電子光譜 線狀光譜分子光譜: 紫外-可見（UV-Vis）: 電子能級上的電子躍遷 反映振動精細結構的電子光譜 帶狀光譜 紅外光譜（Infrared）: 振動能級上的電子躍遷 反映轉動精細結構的電子光譜 帶狀光譜三、物質和光的作用Interaction of light and matter當一束光照射到物體上時,除透過部分光與分子沒有作用外,物質將吸收和散射一部分光。1. 物質吸收光的過程分子吸收光能,吸收時間極短,只有10-15 sec.,電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)的激發(fā)態(tài)。 X + hv X* 激發(fā)態(tài)的壽命很短,約為10-8 sec.,然后以發(fā)生光物理和光化學反應后,以下列形式回到基態(tài)。 1) 無輻射退激激發(fā)分子與其它分子相碰,損失能量產生熱能回到基態(tài),稱無輻射退激。 X* X + 熱能2)共振發(fā)射 激發(fā)分子發(fā)射光子直接回到基態(tài):X* X + hv 如發(fā)射光的波長等于入射光的波長,這種發(fā)射稱共振發(fā)射,其譜線稱共振譜線。對分子來說,這種可能性很少,對原子來說,可能性較大。3)熒光激發(fā)分子與其它分子相碰,一部分能量轉化為熱能后,下降到第一激發(fā)態(tài)的最低振動能級,然后再回到基態(tài)的其它振動能級并發(fā)射光子,這種發(fā)射光稱熒光。 X* X + hv + 熱能 熒光的發(fā)射波長比入射光的波長長。 4) 磷光激發(fā)分子與其它分子相碰,一部分能量轉化為熱能后,下降到第一激發(fā)態(tài)的最低振動能級,它不直接躍遷回到基態(tài)而是轉入到亞穩(wěn)的三重態(tài),分子在三重態(tài)的壽命較長(從10-4 sec.到10sec.),然后再回到基態(tài)的其它振動能級并發(fā)射光子,這種發(fā)射光稱磷光。2. 物質散射光的過程拉曼(raman)散射A 瑞利散射入射光與分子碰撞后,可發(fā)生彈性散射或非彈性散射。彈性散射時,光子與分子無能量交換,僅光子方向改變,這種散射稱瑞利散射。B. 非彈性散射有兩種情況: 斯托克斯散射入射光與基態(tài)分子碰撞后,將一部分能量給了分子,于是散射光的能量比入射光的能量下降,即波長變長。散射光譜中的譜線稱斯托克斯譜線。 反斯托克斯散射入射光與振動能級處于較高能態(tài)的分子發(fā)生非彈性碰撞后,被碰撞分子由較高的振動能級躍回較低能級,其能量的差值給了光子,于是,光子能量增加,產生的譜線波長比入射光的波長更短,此譜線稱反斯托克斯線。散射光的能量比入射光的能量下降,即波長變長。散射光譜中的譜線稱斯托克斯譜線。第三節(jié) 物質的光譜與光譜分析Spectrum of matter and spectroscopic analysis一、光譜的基本類型 按照光譜產生的方式可分: 1. 吸收光譜(absorbed spectrum) 原子吸收光譜(如AA) 分子吸收光譜(如 UV/VI,IR 等) 2. 發(fā)射光譜(emission spectrum) 原子發(fā)射光譜(原子發(fā)射,原子熒光) 分子發(fā)射光譜(分子熒光,磷光