第一章光分析导论 1.1电磁辐射和电磁波谱 1.1.1.电磁辐射: 种高速度通过空间传播的光量子流,它具有波粒二 象性。 hv=hc/2=hco E为能量,单位为或ev,1ev=1.602×1019J h为普朗克常数6.626×1033.s; v为频率,单位为Hz,即s;c为光速3×1010cm.s-1 久为波长,单位m或A(10-10m);G为波数,单位cm1
第一章 光分析导论 1.1 电磁辐射和电磁波谱 1.1.1. 电磁辐射： 一种高速度通过空间传播的光量子流,它具有波粒二 象性。 E L = h ν = h c / λ = h c σ E L为能量，单位为J或ev，1ev = 1.602 × 10-19 J h为普朗克常数6.626 × 10-34J.s； ν为频率，单位为Hz,即s-1；c为光速3 × 1010 cm.s-1 ; λ为波长，单位nm或Å(10-10 m); σ为波数，单位cm-1
[例]某电子在两能级间跃迁的能量差为4969×10-19 J,求其波长为多少纳米?其波数为多少? [解]由AE=hv=hc/λ得 λ=hc/△E 6.626×1034×3×1010/4.969 1019 =4×105cm =400nm d=1/λ=1/4×105cm=25000 cI
[例] 某电子在两能级间跃迁的能量差为4.969 × 10-19 J，求其波长为多少纳米？其波数为多少？ [解] 由 ΔE = h ν = h c / λ 得 λ = h c / ΔE = 6.626 × 10-34 × 3 × 1010 / 4.969 × 10-19 = 4 × 10-5 cm = 400 nm σ = 1 / λ = 1 / 4 × 10-5 cm = 25000 cm-1
1.2.电磁波谱: 电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。 它反映了物质内能量的变化,任一波长光子的 能量与物质内的原子或分子的能级变化(△E) 相对应,它们之间的关系为: △E=E1E2=E=hv=hc/
1.1.2. 电磁波谱： 电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱。 它反映了物质内能量的变化，任一波长光子的 能量与物质内的原子或分子的能级变化（ ΔE） 相对应，它们之间的关系为： ΔE = E 1-E2 = E L = h ν = h c / λ
表1-1电磁波谱 能量高低典型的光谱学」波长范围跃迁类型 高能辐射 γ射线005144核能级 X射线01100 内层电子 真空紫外10180m 价电子 中间部分紫外可见180-780mm 价电子 红外078-300m分子的转动和振动 微波075375m分子的转动 长波部分电子自旋共振3 cm 磁场中电子的自旋 核磁共振06-10m磁场中核的自旋
表1-1 电磁波谱 核磁共振 0.6-10 m 磁场中核的自旋 电子自旋共振 3 cm 磁场中电子的自旋 微波 0.75-3.75 mm 分子的转动 长波部分 红外 0.78-300 um 分子的转动和振动 紫外可见 180-780 nm 价电子 真空紫外 10-180 nm 价电子 中间部分 X射线 0.1-100 Å 内层电子 γ射线 0.005-1.4 Å 核能级 高能辐射 能量高低 典型的光谱学 波长范围 跃迁类型
1.2原子光谱和分子光谱 1.2.1原子光谱: 原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的 光谱,它包括原子发射、原子吸收和原子荧光 光谱等等
1.2 原子光谱和分子光谱 1.2.1 原子光谱： 原子核外电子在不同能级间跃迁而产生的 光谱，它包括原子发射、原子吸收和原子荧光 光谱等等
a.电子的运动状态 核外电子的运动状态,可用四个量子数来描述: 1主量子数n:表示电子层,决定电子的主要能量; 角量子数1:表示电子云的形状,决定了电子绕核运动 的角动量;0,1,2,…,n-1(s,p,d,f…) ■磁量子数m:表示电子云在空间的伸展方向,决定了电 子绕核运动的角动量沿磁场方向的分量;0,±1,±2,…± 自旋量子数s:表示电子的自旋,决定了自旋角动量沿 磁场方向的分量。电子自旋在空间的取向只有两个,一 个顺着磁场,一个反着磁场。s的取值±1/2
a. 电子的运动状态 核外电子的运动状态，可用四个量子数来描述： 主量子数n：表示电子层，决定电子的主要能量； 1,2,3,…,n 角量子数l： 表示电子云的形状，决定了电子绕核运动 的角动量； 0,1,2, …,n-1 (s,p,d,f…) 磁量子数m：表示电子云在空间的伸展方向，决定了电 子绕核运动的角动量沿磁场方向的分量；0, ±1, ±2,… ± l 自旋量子数s：表示电子的自旋，决定了自旋角动量沿 磁场方向的分量。电子自旋在空间的取向只有两个，一 个顺着磁场，一个反着磁场。s的取值 ±1/2
b.原子的能态 对具有多个价电子的原子,由于原子内各电子间存在相 互作用,这时电子的运动状态须用主量子数n,总角量子 数L,总自旋量子数S以及内量子数J来描述。 主量子数n 总角量子数L:1的矢量和;(2L+1)个值 ■总自旋量子数S:s的矢量和;(2S+1)个值 谱线多重度M:M=2S+1; n内量子数J:J=L+S矢量和
b. 原子的能态 对具有多个价电子的原子，由于原子内各电子间存在相 互作用，这时电子的运动状态须用主量子数n，总角量子 数L，总自旋量子数S以及内量子数J来描述。 主量子数n： 总角量子数L：l的矢量和；(2L+1)个值 总自旋量子数S：s的矢量和； (2S+1)个值 谱线多重度M：M = 2S + 1； 内量子数J：J = L+ S矢量和
C.原子光谱项 任何一条原子光谱线都是原子的外层电子从一个 能级跃迁到另一个能级所产生的,在光谱学中常 用光谱项表示原子所处的各种能级状态,则一条 谱线可用两个光谱项符号表示。 光谱项符号 谱线多重度 总角量子数 主量子数 内量子数
c. 原子光谱项 任何一条原子光谱线都是原子的外层电子从一个 能级跃迁到另一个能级所产生的，在光谱学中常 用光谱项表示原子所处的各种能级状态，则一条 谱线可用两个光谱项符号表示。 光谱项符号 nMLJ 内量子数 总角量子数 谱线多重度 主量子数
[例]钠原子基态的电子运动状态 钠原子的核外有11个电子,依据泡利不相容原 理、能量最低原理和洪特规则可进行核外电子 排布,核外电子构型为1s2s253s4最外层电 子为3s-,它的运动状态为:n=3,1=0, 0,s=+1/2(或-1/2)。M=2S+1=2,J=-1/2 则钠原子基态的光谱项符号为3
[例] 钠原子基态的电子运动状态 钠原子的核外有11个电子，依据泡利不相容原 理、能量最低原理和洪特规则可进行核外电子 排布，核外电子构型为1s22s22p63s1。最外层电 子为3s1，它的运动状态为：n = 3, l = 0, m = 0, s = +1/2(或-1/2)。M=2S+1=2, J=1/2 则钠原子基态的光谱项符号为 32S1/2
[例]钠原子第一激发态的电子构型为 1s 3S 3p P轨道有一个电子 n=3,L=1,S=1/2,M=2,J=3/2,1/2 所以钠原子第一激发态的光谱项符号为 3/2 1/2
[例] 钠原子第一激发态的电子构型为 1s22s22p63S03p1 3P轨道有一个电子 则n=3，L=1，S=1/2，M=2，J=3/2，1/2 所以钠原子第一激发态的光谱项符号为 32P3/2 32P1/2