光学分析法概论

1、第第2章章 光学分析法概论光学分析法概论光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或物光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的作用建立的分析方法。质与辐射的作用建立的分析方法。三个主要过程三个主要过程 ：（1）提供能量（光源）提供能量（光源）（2）能量与物质的作用）能量与物质的作用（3）产生被测信号）产生被测信号检测检测产生信号产生信号一、一、 电磁辐射和电磁波谱电磁辐射和电磁波谱1、光的本质：波粒二象性、光的本质：波粒二象性参数：频率（参数：频率（）、波长（）、波长（）、速度（）、速度（c）、）、波数（波数（）、能量（）、能量（E）1 电磁辐射及其与物质的相互作用电磁辐射及其与物质的相互作用

2、关系：关系：C=2.9979251010cms-1/c/1hE h=6.626210-342、电磁波谱：将电磁波按波长顺序排列、电磁波谱：将电磁波按波长顺序排列波长波长nm10-3-21102.7104106.2108109频率频率Hz1020-1910171014.31012.81010.7109108波数波数cm-11010-9107104.3102.880.10.01波段波段-射线射线X-射线射线紫外紫外可见可见红外红外微波微波射频射频波谱波谱-射线射线光谱光谱X-射线射线波谱波谱紫外紫外光谱光谱可见可见光谱光谱红外红外光谱光谱顺磁顺磁共振共振核磁核磁共振共振跃迁跃迁方式方式核反应核反应

3、内层电内层电子跃迁子跃迁外层电子外层电子跃迁跃迁分子分子振动振动分子转动，分子转动，核自旋核自旋h+二、电磁辐射与物质相互作用二、电磁辐射与物质相互作用当当h照射某物质时会发生相互作用。照射某物质时会发生相互作用。h+*吸收吸收发射发射光、热光、热分子：分子：E总总=E电子电子+E振动振动+E转动转动（涉及内能（涉及内能变化）。不涉及内能变化的有：透射、折变化）。不涉及内能变化的有：透射、折射、衍射、旋光等。射、衍射、旋光等。 物质对光的吸收和发射是有选择性的，量物质对光的吸收和发射是有选择性的，量子化的。子化的。原子：原子： E总总=E电子电子，同时也发生折射等现象，同时也发生折射等现象吸收

4、吸收E发射发射EE1E2hEEE12光光光光AA表示物质对不同光的吸收程度表示物质对不同光的吸收程度吸收曲线吸收曲线( (吸收光谱吸收光谱):): 以波长以波长（nmnm）为横）为横坐标，以吸光度坐标，以吸光度A A为纵坐标所描绘的曲线。为纵坐标所描绘的曲线。一、光谱法与非光谱法一、光谱法与非光谱法光谱：物质与光相互作用时，记录物质光谱：物质与光相互作用时，记录物质内部能量变化与波长的关系。分为吸收、内部能量变化与波长的关系。分为吸收、发射、散射光谱。发射、散射光谱。光谱分析法：利用物质的光谱进行定性、光谱分析法：利用物质的光谱进行定性、定量和结构分析的方法。定量和结构分析的方法。非光谱法：不

5、以光的波长为特征讯号，仅通过非光谱法：不以光的波长为特征讯号，仅通过测量电磁辐射的某些物理性质（反射、折射、测量电磁辐射的某些物理性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法。干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法。2 光学分析法分类光学分析法分类光学分光学分析法析法光的发射光的发射 荧光、发射光谱法，火焰荧光、发射光谱法，火焰光度法，放射化学法光度法，放射化学法光的散射光的散射 拉曼光谱法，散射浊度法拉曼光谱法，散射浊度法光的折射光的折射 折射法，干涉法折射法，干涉法光的旋转光的旋转 旋光法旋光法,偏振法偏振法,圆二向色性法圆二向色性法光的衍射光的衍射 X射线衍射法射线衍射法,电子衍射法

6、电子衍射法光的吸收光的吸收 比色法、分光光度法、比色法、分光光度法、 原子吸收法、核磁共振（原子吸收法、核磁共振（NMR）等）等光光谱谱法法非非光光谱谱法法二、原子光谱法和分子光谱法二、原子光谱法和分子光谱法原子光谱法：以测量气态原子或离子外层电原子光谱法：以测量气态原子或离子外层电子能级跃迁所产生的原子光谱。子能级跃迁所产生的原子光谱。主要原子吸收和原子发射光谱，呈线状光谱。主要原子吸收和原子发射光谱，呈线状光谱。 1 2 3A 1 2 3分子光谱法：以测量分子转动能级、分子振分子光谱法：以测量分子转动能级、分子振动能级和分子电子能级跃迁所产生的分子光动能级和分子电子能级跃迁所产生的分子光谱

7、为基础的定性、定量和物质结构分析方法。谱为基础的定性、定量和物质结构分析方法。红外光谱、紫外可见光谱、荧光光谱。是红外光谱、紫外可见光谱、荧光光谱。是带状光谱。带状光谱。A三、吸收光谱法与发射光谱法三、吸收光谱法与发射光谱法吸收光谱：物质吸收相应辐射而产生的光谱。吸收光谱：物质吸收相应辐射而产生的光谱。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的能量。足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。吸收光谱法：利用物质的吸收光谱进行定性定吸收光谱法：利用物质的吸收光谱进行定性定量及结构分析的方法称为吸收光谱法。量及结构分析的方法称为吸收光谱

8、法。A发射光谱：物质受到辐射能、热能、电能发射光谱：物质受到辐射能、热能、电能或化学能的激发而产生的光谱，有线状和或化学能的激发而产生的光谱，有线状和连续光谱。连续光谱。发射光谱法：利用物质的发射光谱进行定性定发射光谱法：利用物质的发射光谱进行定性定量的方法称发射光谱法。量的方法称发射光谱法。质谱：以分子离子和碎片离子按其质荷比质谱：以分子离子和碎片离子按其质荷比（m/z）大小依次进行排列所成的质量谱。）大小依次进行排列所成的质量谱。四、质谱法四、质谱法质谱法：根据质谱的分析，来确定分子的原子质谱法：根据质谱的分析，来确定分子的原子组成、分子量、分子式和分子结构的方法。组成、分子量、分子式和分子结构的方法。通常把紫外（通常把紫外（UV）、红外（）、红外（IR）、核磁共振）、核磁共振（NMR）、质谱（）、质谱（MS）称为四大谱、四大光）称为四大谱、四大光 谱法、四大光谱法。谱法、四大光谱法。3 光谱分析仪器光谱分析仪器1、光源：可见（钨灯）、紫外（氘灯、氢、光源：可见（钨灯）、紫外（氘灯、氢灯）、红外（硅碳棒）灯）、红外（硅碳棒）2、分光系统：滤光器、棱镜、光栅、分光系