儀器分析第二章 光譜分析法概論

1、 儀器分析xie1第十章 光譜分析法概論第二章 光譜分析法概論 儀器分析xie2第十章 光譜分析法概論含義： 根據(jù)物質(zhì)發(fā)射電磁輻射，或物質(zhì)對(duì)輻射的吸收等相互作用，建立物質(zhì)的濃度、結(jié)構(gòu)或某種性質(zhì)與上述光學(xué)性質(zhì)的關(guān)聯(lián)，并借以對(duì)物質(zhì)作定性或定量的測(cè)定，這一類分析方法統(tǒng)稱為光譜分析法。 光學(xué)分析的三個(gè)主要過(guò)程： 能源提供能量； 能量與被測(cè)物質(zhì)相互作用； 產(chǎn)生被檢測(cè)訊號(hào)。 儀器分析xie3第十章 光譜分析法概論射線x射線紫外光紅外光微波無(wú)線電波10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm可 見 光第一節(jié) 電磁輻射與電磁波譜 光是一種電磁輻射（

2、又稱電磁波），是一種以巨大速度通過(guò)空間而不需要任何物質(zhì)作為傳播媒介的量子流，它具有波粒二項(xiàng)性。 儀器分析xie4第十章 光譜分析法概論光的波粒二象性 E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光電效應(yīng)hchE吸收發(fā)射熱輻射光壓現(xiàn)象光的化學(xué)作用 粒子性波動(dòng)性cc1 儀器分析xie5第十章 光譜分析法概論電磁輻射和物質(zhì)相互作用 由于光子具有不同的能量，故可分為不同的譜帶。 儀器分析xie6第十章 光譜分析法概論電磁輻射與物質(zhì)的相互作用 當(dāng)輻射通過(guò)物質(zhì)時(shí)，電磁輻射的交變電場(chǎng)導(dǎo)致分子（或原子）外層電子相對(duì)其核的振蕩，造成分子（或原子）周期性的極化。 如果入射的電磁輻射能量正好與分子（或原子）的基態(tài)與激發(fā)態(tài)能量

3、差相等，分子（或原子）就會(huì)選擇性的吸收此能量，從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)； 處于激發(fā)態(tài)的分子（或原子）通常以熱的形式釋放能量，回到基態(tài)。 儀器分析xie7第十章 光譜分析法概論常見的電磁輻射與物質(zhì)作用的術(shù)語(yǔ) 吸收：是原子、分子或離子吸收光子的能量(等于基態(tài)和激發(fā)態(tài)能量之差)，從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)的過(guò)程。發(fā)射：是物質(zhì)從激發(fā)態(tài)躍遷回至基態(tài)，并以光的形式釋放出能量的過(guò)程。散射：光通過(guò)介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生散射。散射中多數(shù)是光子與介質(zhì)分子之間發(fā)生彈性碰撞所致，碰撞時(shí)沒有能量變換，光頻率不變，但光子的運(yùn)動(dòng)方向改變。 儀器分析xie8第十章 光譜分析法概論常見的電磁輻射與物質(zhì)作用的術(shù)語(yǔ) 拉曼散射：是光子與介質(zhì)分子之間發(fā)生了非

4、彈性碰撞，碰撞時(shí)光子不僅改變了運(yùn)動(dòng)方向，而且還有能量的交換，光頻率發(fā)生變化。折射和反射：當(dāng)光從介質(zhì)1照射到介質(zhì)2的界面時(shí)，一部分光在界面上改變方向返回介質(zhì)1，稱為光的反射；另一部分光則改變方向，以一定的折射角度進(jìn)入介質(zhì)2，此現(xiàn)象稱為光的折射。 儀器分析xie9第十章 光譜分析法概論常見的電磁輻射與物質(zhì)作用的術(shù)語(yǔ) 干涉和衍射：在一定條件下光波會(huì)相互作用，當(dāng)其疊加時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)其強(qiáng)度視各波的相位而定的加強(qiáng)或減弱的合成波，稱為干涉。當(dāng)兩個(gè)波長(zhǎng)的相位差180 ? r 時(shí)，發(fā)生最大相消干涉。當(dāng)兩個(gè)波同相位時(shí)，則發(fā)生最大相長(zhǎng)干涉。光波繞過(guò)障礙物或通過(guò)狹縫時(shí)，以約180 ? r的角度向外輻射, 波前進(jìn)的方向

5、發(fā)生彎曲,此現(xiàn)象稱為衍射。 儀器分析xie10第十章 光譜分析法概論第二節(jié) 光學(xué)分析法的分類 儀器分析xie11第十章 光譜分析法概論光譜法與非光譜法 當(dāng)物質(zhì)與輻射能相互作用時(shí)，物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生能級(jí)躍遷，記錄由能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的輻射能強(qiáng)度隨波長(zhǎng)（或相應(yīng)單位）的變化，所得的圖譜稱為光譜。 利用物質(zhì)的光譜進(jìn)行定性定量和結(jié)構(gòu)分析的方法稱為光譜分析法（spectroscopic analysis），簡(jiǎn)稱光譜法。 光譜法的基本類型：吸收光譜法、發(fā)射光譜法和散射光譜法。 儀器分析xie12第十章 光譜分析法概論光譜法與非光譜法 非光譜法 不以光的波長(zhǎng)為特征訊號(hào)，僅通過(guò)測(cè)量電磁輻射的某些基本性質(zhì)（反射、折射、干涉

6、、衍射和偏振）的變化的分析方法。主要有折射法、旋光法、濁度法和X射線衍射法等。 儀器分析xie13第十章 光譜分析法概論原子光譜法與分子光譜法 原子光譜法是以測(cè)量氣態(tài)原子或離子外層電子能級(jí)躍遷所產(chǎn)生的原子光譜為基礎(chǔ)的成分分析法。主要有原子吸收光譜法。 分子光譜是以測(cè)量液態(tài)分子或離子外層電子能級(jí)躍遷（同時(shí)包括各原子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)）所產(chǎn)生的分子光譜為基礎(chǔ)的成分分析法。主要有紫外-可見光光譜、紅外光譜、電子自旋共振波譜法等。 儀器分析xie14第十章 光譜分析法概論吸收光譜法與發(fā)射光譜法 吸收光譜是物質(zhì)吸收相應(yīng)的輻射能而產(chǎn)生的光譜。 產(chǎn)生光譜的必要條件： 所提供的輻射能恰好滿足該吸收物質(zhì)兩能級(jí)間躍遷所

7、需的能量。 常見的吸收光譜法有： 射線光譜法、X射線吸收光譜法、原子吸收光譜法、紫外可見吸收光譜法、紅外吸收光譜法、電子自旋共振波譜法、核磁共振波譜法等。 儀器分析xie15第十章 光譜分析法概論吸收光譜法與發(fā)射光譜法 發(fā)射光譜是構(gòu)成物質(zhì)的原子、離子或分子受到輻射能、熱能、電能或化學(xué)能的激發(fā)而產(chǎn)生的光譜。 常見的發(fā)射光譜法有：原子發(fā)射光譜法、原子熒光光譜法、分子熒光光譜法和磷光光譜法等。 儀器分析xie16第十章 光譜分析法概論光分析法光譜分析法非光譜分析法原子光譜分析法原子光譜分析法分子光譜分析法分子光譜分析法原原子子吸吸收收光光譜譜原原子子發(fā)發(fā)射射光光譜譜原原子子熒熒光光光光譜譜X射射線線熒熒光光光光譜譜折折射射法法圓圓二二色