仪器分析第二章光谱分析法概论

仪器分析第二章光谱分析法概论第1页，共17页，2023年，2月20日，星期五2第十章光谱分析法概论含义：根据物质发射电磁辐射，或物质对辐射的吸收等相互作用，建立物质的浓度、结构或某种性质与上述光学性质的关联，并借以对物质作定性或定量的测定，这一类分析方法统称为光谱分析法。光学分析的三个主要过程：能源提供能量；能量与被测物质相互作用；产生被检测讯号。第2页，共17页，2023年，2月20日，星期五3第十章光谱分析法概论射线x射线紫外光红外光微波无线电波10-2nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可见光第一节电磁辐射与电磁波谱光是一种电磁辐射（又称电磁波），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量子流，它具有波粒二项性。第3页，共17页，2023年，2月20日，星期五4第十章光谱分析法概论光的波粒二象性λν

E光的折射光的衍射光的偏振光的干涉光电效应吸收发射热辐射光压现象光的化学作用粒子性波动性第4页，共17页，2023年，2月20日，星期五5第十章光谱分析法概论电磁辐射和物质相互作用由于光子具有不同的能量，故可分为不同的谱带。第5页，共17页，2023年，2月20日，星期五6第十章光谱分析法概论电磁辐射与物质的相互作用当辐射通过物质时，电磁辐射的交变电场导致分子（或原子）外层电子相对其核的振荡，造成分子（或原子）周期性的极化。如果入射的电磁辐射能量正好与分子（或原子）的基态与激发态能量差相等，分子（或原子）就会选择性的吸收此能量，从基态跃迁至激发态；处于激发态的分子（或原子）通常以热的形式释放能量，回到基态。第6页，共17页，2023年，2月20日，星期五7第十章光谱分析法概论常见的电磁辐射与物质作用的术语吸收：是原子、分子或离子吸收光子的能量(等于基态和激发态能量之差)，从基态跃迁至激发态的过程。发射：是物质从激发态跃迁回至基态，并以光的形式释放出能量的过程。散射：光通过介质时会发生散射。散射中多数是光子与介质分子之间发生弹性碰撞所致，碰撞时没有能量变换，光频率不变，但光子的运动方向改变。第7页，共17页，2023年，2月20日，星期五8第十章光谱分析法概论常见的电磁辐射与物质作用的术语拉曼散射：是光子与介质分子之间发生了非弹性碰撞，碰撞时光子不仅改变了运动方向，而且还有能量的交换，光频率发生变化。折射和反射：当光从介质1照射到介质2的界面时，一部分光在界面上改变方向返回介质1，称为光的反射；另一部分光则改变方向，以一定的折射角度进入介质2，此现象称为光的折射。第8页，共17页，2023年，2月20日，星期五9第十章光谱分析法概论常见的电磁辐射与物质作用的术语干涉和衍射：在一定条件下光波会相互作用，当其叠加时，将产生一个其强度视各波的相位而定的加强或减弱的合成波，称为干涉。当两个波长的相位差180ْ

时，发生最大相消干涉。当两个波同相位时，则发生最大相长干涉。光波绕过障碍物或通过狭缝时，以约180ْ的角度向外辐射,波前进的方向发生弯曲,此现象称为衍射。第9页，共17页，2023年，2月20日，星期五10第十章光谱分析法概论第二节光学分析法的分类第10页，共17页，2023年，2月20日，星期五11第十章光谱分析法概论光谱法与非光谱法当物质与辐射能相互作用时，物质内部发生能级跃迁，记录由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长（或相应单位）的变化，所得的图谱称为光谱。利用物质的光谱进行定性定量和结构分析的方法称为光谱分析法（spectroscopicanalysis），简称光谱法。光谱法的基本类型：吸收光谱法、发射光谱法和散射光谱法。第11页，共17页，2023年，2月20日，星期五12第十章光谱分析法概论光谱法与非光谱法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基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法。主要有折射法、旋光法、浊度法和X射线衍射法等。第12页，共17页，2023年，2月20日，星期五13第十章光谱分析法概论原子光谱法与分子光谱法原子光谱法是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为基础的成分分析法。主要有原子吸收光谱法。分子光谱是以测量液态分子或离子外层电子能级跃迁（同时包括各原子的振动、转动）所产生的分子光谱为基础的成分分析法。主要有紫外-可见光光谱、红外光谱、电子自旋共振波谱法等。第13页，共17页，2023年，2月20日，星期五14第十章光谱分析法概论吸收光谱法与发射光谱法吸收光谱是物质吸收相应的辐射能而产生的光谱。产生光谱的必要条件：所提供的辐射能恰好满足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。常见的吸收光谱法有：

γ射线光谱法、X射线吸收光谱法、原子吸收光谱法、紫外可见吸收光谱法、红外吸收光谱法、电子自旋共振波谱法、核磁共振波谱法等。第14页，共17页，2023年，2月20日，星期五15第十章光谱分析法概论吸收光谱法与发射光谱法发射光谱是构成物质的原子、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。常见的发射光谱法有：原子发射光谱法、原子荧光光谱法、分子荧光光谱法和磷光光谱法等。第15页，共17页，2023年，2月20日，星期五16第十章光谱分析法概论光分析法光谱分析法非光谱分析法原子光谱分析法分子光谱分析法原子吸收光谱原子发射光谱原子荧光光谱X射线荧光光谱折射法圆二色性法X射线衍射法干涉法旋光法