第二章 光谱分析概论

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1、光谱分析导论第二章第二章光谱分析导论第一节概述第二节、光、光谱、电磁波谱第三节光与物质的相互作用第四节光谱与光谱分析法的分类第一节概述一、光分析法：二、光分析法的分类：概述：随着光学和电子技术的发展，基于电磁辐射(光)与物质相互作用而建立的分析测试方法越来越广泛地应用于物理、化学和生物等各个学科领域。特别在物质组成和结构的研究、基团的识别、几何构型的确定、表面分析等方面，更具有其优越性。一、光分析法：凡是基于检测能量作用于待测物质后产生的辐射信号或所引起变化的分析方法均可称为光分析法。光分析办法均包含有四个主要过程：1.能源提供能量，2.能量

2、与被测物质相互作用，3.产生被检测的讯号，4.检测信号转换处理后，产生数据或光谱图、对数据图谱进行解读，确定分析物的结构和组成。二、光分析法的分类：按能源不同，光学分析法可分为：红外、紫外、X光及化学发光等光谱法；按被测物质不同，光学分析法可分为：原子光谱、分子光谱；按产生的被测信号的辐射能的基本性质，光学分析法可分为：吸收、发射、散射、折射、反射、干涉、衍射、偏振等。光谱分析：主要以光的发射、吸收或拉曼散射等作用而建立的分析方法，以光谱的波长或强度为分析依据。非光谱分析：指那些不以光的波长为分析依据，仅通过测量光的折射、反射、干涉、衍射、偏

3、振等某些基本性质的变化为分析依据的方法，如比浊法、旋光法、折射法等。一般分类：光谱分析和非光谱分析一、光与电磁波谱的基本性质二、用于分析的电磁波谱的谱区范围及对应的量子跃迁类型三、物资与光的相互作用第二节、光、光谱、电磁波谱1、光的性质光是一种电磁波，具有波、粒二重性。整个电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X射线、γ-射线等。一、光与电磁波谱的基本性质它们作为横向电磁波在空间传播，在真空中的传播速度都等于光速，即λ·ν=c，式中λ是波长，ν是频率，c是光在真空中的传播速度，约等于3×1010cm/s。各种电磁波谱的波长、频率及

4、具有的能量各不相同，而且产生各种电磁波谱的方法也是不同的。光共同的特点：光谱：将不同波长的光按它们波长大小的顺序依次排列，并以波长为横坐标，以光强为纵坐标所形成的图谱。其曲线为光谱曲线；其在某些波长处有较强的光强度时，呈尖峰状光谱曲线，为光谱峰，对应的波长为特征波长。2、光谱波长光强光谱峰①、光的波动性参数，②、光的数量参数，③、光的传播参数，④、光的偏振性参数.3、描述光有四类参数：即：电磁波振动的周期性特征，用振动的时间频率(周期)或空间频率(周期)表示，是光的性质参数。光的时空特征：振动状态在时间上的重复性特征，用频率ν或周期T表示，二

5、者互为倒数；振动状态在空间上的重复特征，用波长λ或波数σ表示，二者互为倒数。①、光的波动性参数光的四类参数②、光的数量参数，即光的强度或振幅。③、光的传播参数，包括光的传播速度、方向与相位。④、光的偏振性参数，电磁波是一种横波、电场和磁场的振动方向与传播方向相互垂直；固定在一种振动方向的为线偏振光，振动方向随时间频率而转动的光为园或椭圆偏振光。光的四类参数二、用于分析的电磁波谱的谱区范围及对应的量子跃迁类型光的谱区范围跃迁类型1、能谱区，核能、内层电子2、光学光谱，外层电子、价电子、分子振动、转动3、波谱，电子自旋、核自旋波长很短的光(<10

6、nm)，其光子的能量很高(>102eV)，其粒子性比较明显，此谱区为能谱，包括γ射线和Х射线；采用该谱区的光为分析信号的分析技术为能谱分析，使用的为射线仪器。1、能谱谱区范围2、光学光谱：包括紫外谱区(180-400nm)、可见光谱区(420-780nm)、和红外谱区(0.78-300um)，该谱区可使用光学器件，如棱镜、光栅、透镜等，因此称为光学谱区。3、波谱：波长很长(>1mm)的光，光子能量很小(<10-3eV)，主要表现为光的波动性，因此称为波谱，包括微波和无线电波，波谱的产生和检测主要使用电子器件。谱区名称*波长范围**光子能量(E

7、v)能级跃迁类型γ射线X射线远紫外光近紫外光可见光近红外光中红外光远红外光微波射频5-140pm10-3-10nm10-200nm200-400nm400-750nm0.75-2.5um2.5-50um50-1000um0.1-100cm1-1000m2.5*106-8.3*1031.2*106-1.2*102125-66-3.13.1-1.71.7-0.50.5-0.022*10-2-4*10-44*10-4-4*10-74*10-7-4*10-10核反应内层电子跃迁价电子跃迁价电子跃迁价电子跃迁分子振动分子振动分子转动分子转动,电子自旋核

8、自旋电磁波谱的的谱区范围及对应的量子跃迁类型见下表：电磁波谱的的谱区范围(下表)：谱区名称*波长范围**波数(σ/cm)频率范围(MHz)γ射线X射线远紫外光近紫外