第2章 光学分析法导论.ppt

1、第2章光学分析法导论,2-1 光分析法及其特点 2-2 电磁辐射的基本性质 2-3 光分析法的分类 2-4 光学光谱分析法所用仪器,2-1 光分析法及其特点,光分析法：基于检测能量与待测物质相互作用后所产生的辐射信号或所引起的变化的分析方法 被检信号的性质：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等 电磁辐射范围：射线无线电波所有范围 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他方法不可取代的地位,2-2 电磁辐射及其基本性质,电磁辐射 以巨大速度通过空间，不需要以任何物质作为传播媒介的一种能量形式 波动性 粒子性,2-2-1 电磁辐射的波动性,1.波长相邻两个波峰或波谷间的距离

2、单位： m mm m nm pm 10-6 10-9 10-10 10-12 (m) 2.频率 单位时间内辐射波振动的次数 单位：赫兹 Hz 或 s-1 (秒-1) 3.周期 T 辐射波振动所需的时间 单位： 秒 (s ) =1/T,波动性,4波数单位长度内波的数目 单位：cm-1 =1/ 5传播速度v， c = 2.997925 108 ms-1 =c/ =1/= /c,2-2-2 粒子性每个光子或光量子均具有能量E,E = h,= hc/,= hc,爱因斯坦-普朗克公式,h =6.6310-34 JS,=6.6310-27 尔格秒,普朗克常数,能量单位：焦耳、尔格、电子伏特（eV）,1 e

3、 =1.60210-19 J,电子伏特（eV）-,一个电子在真空中通过1伏电压降所获得的能量,电磁波谱 -,核能级,内层电子能级,10200nm,200400nm,400750nm,原子和分子 外层电子 能级跃迁,紫外、可见吸收、发射和荧光,分子振动,分子振动,分子转动,分子转动 电子自旋磁能级,核自旋磁能级,按波长顺序排列的电磁辐射,2-3 光学分析法的分类,光谱法 非光谱法,光学分析法通常分为: （是否与能级跃迁有关）,2-3-1 非光谱法（测电磁辐射的性质）,折射法、干涉法、比浊法、旋光法、x衍射法等,2-3-2 光谱法,1.光谱法按辐射本质分类 原子光谱 分子光谱 2.光谱法按辐射获得

4、方式的不同分类 发射光谱 吸收光谱 荧光光谱,3.原子光谱和分子光谱,原子光谱（包括离子光谱）,原子（或离子）的外层电子在不同能级之间的跃迁而产生的光谱。,特征: 原子光谱大多分布在紫外-可见区, Ej、Ei不连续，E、也不连续，故原子光谱具有线光谱的特征,分子光谱,分子总能量 E分子=E电+E振+E转 （ P 91) E分子= E电+ E振+ E转 E电分子中外层电子能级跃迁引起的 能量改变 120eV E振分子中原子（或原子团）在平衡 位置上作相对振动引起的能量改变 0.051eV E转整个分子绕其轴旋转产生的能量改变 10-40.05 eV, 分子光谱： 电子光谱E电、E振、E转改变，

5、紫外-可见区 振动光谱E振、E转改变， 近、中红外区 转动光谱E转改变， 远红外、微波区 分子光谱是由许多线光谱聚集在一起的带光谱。,分子光谱特征:,原子光谱、分子光谱能级图, 发射光谱,物质的原子、离子或分子受到热能、电能、化学能激发由低能态或基态跃迁到高能态, 退激时以光辐射释放能量形成的光谱。 不同物质的电子能级各不相同，因此光辐射释放的能量也各不相同，波长也不同。定性依据。（见表2-2）,4.发射光谱、吸收光谱、荧光光谱,观察到的钠元素特征谱线,吸收光谱,辐射通过气态、液态或透明的固态物质时，物质的原子、离子或分子将吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态或基态跃迁到较高能态。 这种由于

6、物质对于辐射的选择性吸收而得到的光谱称为吸收光谱。（见表2-3）,吸收光谱,原子吸收光谱 钠的暗线光谱 峰窄 0.x nm 分子吸收光谱： 紫外-可见区电子吸收光谱，溶液中宽带 吸收 1-10nm 红外区 振动吸收光谱 远红外、微波区气态分子转动吸收光谱,荧光光谱,物质吸收辐射跃迁到激发态后， 又以辐射跃迁的形式发射出相应的能量，而本身又回到低能态。,光学分析法分类,光学光谱分析的发展: 1823年 Herschel 根据物质在火焰中产生颜色来鉴定物质,创立了火焰光度法 1856年 Swan 用光谱法可测定410-7的钠 1860年 Kirchoff 和 Bunsen 解决了光谱分析的理论与实际问题，奠定了近代光谱