第一章光学分析法导论

1、第一章 光学分析法导论(An Introduction to Optical Analysis)一、电磁辐射的基本性质二、光学分析法的分类一、电磁辐射的基本性质 (Properties of electromagnetic Radiation)1. 电磁辐射的波动性 电磁波可用下列波参数来描述（1）周期（T）：相邻两个波峰或波谷通过空间某一固定点所需要的时间间隔，单位：s（2）频率（）：单位时间内通过传播方向上某一点的波峰或波谷的数目，即单位时间内电磁场振动的次数，单位：Hz（3）波长（）：相邻两个波峰或波谷间的直线距离， 单位：m, cm, m, nm（4）波数（ 或）：每厘米长度内含有波长

2、的数目，单位：cm-1 T1 1T. VCh hE（5）传播速度（V）：波在1s内通过的距离。 在真空中辐射的传播速度与频率无关，并达到其最大值 C= 2.997921010 cm. s-1 3.01010 cm. s-12. 电磁辐射的粒子性 Planck 认为物质吸收或发射辐射能量是不连续的，只能按一个基本固定量一份一份的或以此基本固定量的整数倍来进行，能量是“量子化”的。能量的最小单位即为“光子”。 h-planck常数 6.62610-34J.s 3. 电磁波谱（Electromagnetic Wave Spectrum)波谱区名称波谱区名称波长范围波长范围频率频率(Hz)量子跃迁类型

3、量子跃迁类型光学方法光学方法射线区射线区 6.0 6.010101919核能级跃迁核能级跃迁射线光谱、穆氏堡尔射线光谱、穆氏堡尔谱谱X X射线区射线区0.005-10 nm0.005-10 nm6.06.010101919 - - 3.03.010101616内层电子能级跃迁内层电子能级跃迁X X射线光谱射线光谱真空紫外光区真空紫外光区10-200 nm10-200 nm3.03.010101616-1.5-1.510101515原子和分子外层电子原子和分子外层电子能级跃迁能级跃迁紫外、可见分光光度法紫外、可见分光光度法近紫外光区近紫外光区200-400 nm200-400 nm1.51.51

4、0101515-7.5-7.510101414可见光区可见光区400-800 nm400-800 nm7.57.510101414-3.8-3.810101414近红外光区近红外光区0.8-2.5 0.8-2.5 m m3.83.810101414-1.2-1.210101414分子振动能级跃迁分子振动能级跃迁红外光谱法红外光谱法中红外光区中红外光区2.5 -502.5 -50 m m1.21.21014-1014-6.06.010121012远红外区远红外区50-1000 0-1000 m m6.06.010101212-3.0-3.010101111分子转动能级跃迁分子转动能级跃迁微波谱微

5、波谱微波区微波区1-300 mm1-300 mm3.03.010101111-10-109 9无线电波区无线电波区300 mm300 mm1.01.010109 9（0.1-1000 MHz）电子和核自旋能级跃电子和核自旋能级跃迁迁顺磁共振光谱、顺磁共振光谱、核磁共核磁共振光谱法（振光谱法（NMR）二、光学分析法的分类 光谱法光学分析法 非光谱法（一）光谱法：发射光谱法、吸收光谱法、散射光谱法 1. 发射光谱法：通过测量原子或分子的特征发射光谱来研究物质结构 和测定其化学组成的方法 发射光谱法方法名称方法名称激发方式激发方式作用物质作用物质检测信号检测信号原子发射光谱法电弧、火花、等离子炬 (

6、热激发、电激发)气态原子外层电子紫外、可见区原子荧光光谱法高强度紫外、可见光气态原子外层电子跃迁原子荧光分子荧光光谱法紫外、可见光分子荧光分子磷光光谱法紫外、可见光分子磷光化学发光法化学能分子可见光X射线荧光光谱法（X射线荧光）X射线 (0.1 25) 原子内层电子的逐出，外层能级电子跃入孔穴（电子跃迁）特征X射线2. 吸收光谱法：利用物质的特征吸收光谱进行分析的方法吸收光谱法吸收光谱法方法名称方法名称辐射能辐射能作用物质作用物质检测信号检测信号原子吸收光谱法紫外、可见光气态原子外层电子吸收后的紫外、可见光紫外-可见分光光度法紫外、可见光分子外层的电子吸收后的紫外、可见光红外吸收光谱法红外光分子振动、转动吸收后的红外光核磁共振波谱法射频具有自旋和磁量子数的核（有机化合物分子的质子、13C、19F、31P）吸收穆氏堡尔谱射线原子核吸收后的射线3. 散射光谱法：频率为0的单色光照射到透明物质上，物质分子会发生散射现象。如果这种散射是光子与物质分子发生能量交换的，即不仅光子的运动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称为Raman