光谱分析法概论(I)

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1、第十章光学分析概论光学分析法(opticalanalysis)利用物质发射的光或物质与光相互作用而产生的信号及其变化对物质进行的定性、定量的一类仪器分析法。光谱法仪器分光光度计内容：一、电磁辐射的基本性质二、光学分析法的分类三、常用的仪器部件四、分析方法第一节、电磁辐射（electromagneticradiation)电磁波谱(electromagneticspectrum)1．电磁辐射（电磁波，光）：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量2．电磁辐射的性质：具有波、粒二向性波动性：粒子性：例：计算波长为200nm光子的能量.E=hc/6.62

2、6×1034×2.998×1010/200×107=9.932×10-19（J）=6.20（eV）E:能量J或ev,1ev=1.60×10-19J;:波长nm,1nm=10-7cmc:光速2.998×1010cm·s-1;h:普朗克常数6.626×10-34J·s高能辐射区γ射线能量最高，来源于核能级跃迁χ射线来自内层电子能级的跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级的跃迁续前3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。γ射线→X射线→紫外光→可

3、见光→红外光→微波→无线电波波长长二、电磁辐射与物质的相互作用1、涉及物质内能变化：辐射能=介质的基态与激发态能量差产生光的吸收、发射等光化学变化。2、不涉及物质内能变化：辐射能≠介质的基态与激发态能量差产生光的散射、折射、反射等物理现象。第二节、光学分析法分类一、光谱法与非光谱法1．光谱(spectrum)：电磁辐射与物质作用时，记录物质内部发生量子化能级跃迁而产生的吸收、发射或散射等电磁辐射的强度随波长变化的图谱。2、光谱法：利用物质的光谱进行定性、定量分析的方法。按能量交换方向分吸收光谱法发射光谱法按作用结果不同分原子光谱→线状光谱分子光谱→带状光谱续前3．非光

4、谱法：利用物质与电磁辐射的相互作用测定电磁辐射的反射、折射、干涉、衍射和偏振等基本性质变化的分析方法分类：折射法、旋光法、比浊法、χ射线衍射法4．光谱法与非光谱法的区别：光谱法：内部有能量交换原子吸收/发射光谱法：原子外层电子能级跃迁分子吸收/发射光谱法：分子外层电子能级跃迁非光谱法：内部没有能量交换仅测定电磁辐射性质改变二、原子光谱(atomicspectroscopy)分子光谱(molecularspectroscopy)原子光谱原子外层电子能级跃迁线状光谱与原子来源的分子无关分子光谱：分子外层电子能级跃迁振动能级转动能级带状光谱带状光谱：电子-振动-转动光谱分子

5、能级和能级跃迁：能级差大小为————————————————————————————-----------------------—分子内部运动方式能级能级差E吸收光谱区—————————————————————————————————————电子绕核转动电子能级Ee20ev～1ev紫外可见光区原子的振动振动能级Ev1ev～0.025ev近红外红外光区分子的转动转动能级Er0.025ev～1×10-4ev远红外光区—————————————————————————————————————∆E分子=∆E电子+∆E振动+∆E转动EeEvEr续前三、吸收光谱

6、与发射光谱1、吸收光谱2、发射光谱例：荧光,磷光例：原子吸收光谱，分子吸收光谱（P185）第三节、光谱法仪器——分光光度计(spectrophotometer)主要特点：五个单元组成光源单色器样品池检测器记录装置一、辐射源（一）连续光源：紫外光源----氢灯和氘灯（150-400nm）可见光源----钨灯（320-2500nm）氙灯（200-700nm）红外光源---硅碳棒（二）线光源：金属蒸气灯空心阴极灯（二）分光系统(wavelengthselector)作用：将复合光分解成单色光或具有一定波长范围的谱带。组成：单色器或滤光片单色器：入射狭缝准直镜色散元件出射狭

7、缝色散元件：棱镜光栅透射光栅反射光栅（三）辐射的检测1、作用：光电转换器，应具有低噪音、高灵敏度和宽线性响应。2、部件：光电管和光电倍增管。光电二极管阵列检测器。蓝敏光电管(200～625nm):阴极涂有锑和铯红敏光电管(625～1000nm):阴极涂有银或氧化铯光电倍增管(200～1000nm):不可测太强光小结:1、基本概念（1）电磁辐射（2）电磁辐射的性质（E=h.c/λ)（3）电磁波谱（4）光谱法和非光谱法（5）原子光谱和分子光谱（6）吸收光谱和发射光谱2、光谱分析仪器组成第十一章紫外-可见分光光度法ultravioletandvisible