光谱分析技术 1.光谱学的发展最先起源于伟大的科学家牛顿，他最先研究了玻璃三棱镜对太阳光的色散，并提 出光谱的糊 2.英国科 3.夫琅禾 寺别明显 。 并且黑线 禾费研究 了光的衍射 4. 德国化学家本生和物理学家基尔霍夫合作改进了分光系统，并制成第一台有完备结构的分光 镜(1859年)，有较高的分辨率和集光力，以观察火焰之类弱光谱光源，开辟出“光谱化学分析 ”新学科领域
1. 光谱学的发展最先起源于伟大的科学家牛顿，他最先研究了玻璃三棱镜对太阳光的色散,并提 出光谱的概念（1666年）。 2. 英国科学家武拉斯顿在太阳光的光谱中发现7条黑线（1802年）。 3. 夫琅禾费在用透镜测试折射率时偶然发现了太阳光谱中的黑线—700多条，其中8条特别明显 。并且黑线的位置与透镜玻璃材质、与太阳光、月光、金星光等无关（1814年），夫琅禾费研究 了光的衍射现象、制作了衍射光栅，在太阳光谱测量方面建立了显赫功勋。 光谱分析技术 4. 德国化学家本生和物理学家基尔霍夫合作改进了分光系统，并制成第一台有完备结构的分光 镜（1859年），有较高的分辨率和集光力，以观察火焰之类弱光谱光源，开辟出“光谱化学分析 ”新学科领域
5. 1860年5月10日，本生和基尔霍夫用他们创立的光谱分析方法，在狄克海姆矿泉水中，发现了新 元素铯；1861年2月23日，他们在分析云母矿时，又发现了新元素物。 从此光谱分析法被广泛采用，进入了光谱学发展的鼎盛时期。 6. 20世纪中后期，激光技术的成熟与应用，使光谱分析的极限探测灵敏度、光谱分辨率、时间分辨 率、空间分辨率提高了好几个数量级，并发展成为一门崭新的学科—激光光谱学。 光谱分析方法的最大特色 对不可接触、不可伤损的对象在分子和原子层次上进行分析研究。 应用领域 石油石化行业 制药行业 太阳能行业 珠宝行业 环保行业
应用领域 石油石化行业 制药行业 太阳能行业 珠宝行业 环保行业 5. 1860年5月10日，本生和基尔霍夫用他们创立的光谱分析方法，在狄克海姆矿泉水中，发现了新 元素铯；1861年2月23日，他们在分析云母矿时，又发现了新元素铷。 从此光谱分析法被广泛采用，进入了光谱学发展的鼎盛时期。 光谱分析方法的最大特色 对不可接触、不可伤损的对象在分子和原子层次上进行分析研究。 6. 20世纪中后期，激光技术的成熟与应用，使光谱分析的极限探测灵敏度、光谱分辨率、时间分辨 率、空间分辨率提高了好几个数量级，并发展成为一门崭新的学科——激光光谱学
目录 一、光谱的分类 二、常用光谱分析技术 三、WGD-8A型组合光栅光谱仪简介 四、氢原子光谱与里德伯常数的测定 五、光谱法测量透明介质的吸收曲线 六、思考题
目 录 1 1 一、光谱的分类 三、WGD-8A型组合光栅光谱仪简介 二、常用光谱分析技术 四、氢原子光谱与里德伯常数的测定 五、光谱法测量透明介质的吸收曲线 六、思考题
光谱的分类 构成物质的分子、原子或离子经辐射能照射后物质的总能量就会发生变化，在能量相互 转化的过程中产生辐射信号或引起辐射信号变化。根据产生的辐射信号或引起信号变化，均 可进行光谱分析。 凡是用于研究光的吸收、发射和散射的强度与波长关系的仪器，均称之为光谱仪或分 光光度计。 根据光的基本性质和它在传递能量过程所发生的变化和引起波长或传播方向的差 异，可以将光谱分为3大类。 光谱 发射光谱 吸收光谱 散射光谱
一、光谱的分类 构成物质的分子、原子或离子经辐射能照射后物质的总能量就会发生变化，在能量相互 转化的过程中产生辐射信号或引起辐射信号变化。根据产生的辐射信号或引起信号变化，均 可进行光谱分析。 凡是用于研究光的吸收、发射和散射的强度与波长关系的仪器，均称之为光谱仪或分 光光度计。 根据光的基本性质和它在传递能量过程所发生的变化和引起波长或传播方向的差 异，可以将光谱分为3大类。 散射光谱 光 谱 发射光谱 吸收光谱
光谱的分类 (1) 发射光谱一一一构成物质的分子、原子或离子，经辐射能照射吸收了能量，由基态能级转变成激 发态能级后，处于激发态的物质内部能量比原来能量多，处于不稳定状态，需要把吸收多余的能量释 放出去，再回到稳定的基态。因此，在该物质由激发态回到基态的过程中，系统内以光的形式释放多 余的能量，并产生相对应波长的光谱，称之为发射光谱。 (2)吸收光谱 一一一构成物质的分子，原子或离子在辐射能的照射下，吸收外界能量的过程中，所对 应吸收的波长产生光谱，称之为吸收光谱。 (3)散射光谱一一- 构成物质的分子、原子或离子，经辐射能照射后，散射出来的能量产生相对应波 长的光谱，称之为散射光谱。散射光谱主要是以拉曼散射为基础形成的光谱，它主要分布在红外区， 属于分子散射光谱
一、光谱的分类 （1）发射光谱-构成物质的分子、原子或离子，经辐射能照射吸收了能量，由基态能级转变成激 发态能级后，处于激发态的物质内部能量比原来能量多，处于不稳定状态，需要把吸收多余的能量释 放出去，再回到稳定的基态。因此，在该物质由激发态回到基态的过程中，系统内以光的形式释放多 余的能量，并产生相对应波长的光谱，称之为发射光谱。 （2）吸收光谱-构成物质的分子，原子或离子在辐射能的照射下，吸收外界能量的过程中，所对 应吸收的波长产生光谱，称之为吸收光谱。 （3）散射光谱-构成物质的分子、原子或离子，经辐射能照射后，散射出来的能量产生相对应波 长的光谱，称之为散射光谱。散射光谱主要是以拉曼散射为基础形成的光谱，它主要分布在红外区， 属于分子散射光谱
、常用的光潜分析技术一荧光光增分析 以检测原子、分子发射光谱的分析方法称为荧光光谱分析法。荧光光谱分为原子荧光光谱 (AFS)和分子荧光光谱MFS)两种。 当物质被辐射能照射后，分子内部获得外源能量，基态分 子能级的电子跃迁到激发态分子能级，在由激发态能级回到基 态能级的过程中以光的形式释放多余的能量，并发射出比原波 PCCxT DI enly.Nak'Mg.Car 长不同的光谱，这一过程称为分子发光。 Ze"Mn"Ca"Ag' 0 原子吸收特定波长的光量子后被激发到高能态，受激原子 以辐射的形式去活化，再发射与激发波长相同或不同的辐射。 原子荧光的波长在紫外、可见光区
二、常用的光谱分析技术—荧光光谱分析 当物质被辐射能照射后，分子内部获得外源能量，基态分 子能级的电子跃迁到激发态分子能级，在由激发态能级回到基 态能级的过程中以光的形式释放多余的能量，并发射出比原波 长不同的光谱，这一过程称为分子发光。 以检测原子、分子发射光谱的分析方法称为荧光光谱分析法。荧光光谱分为原子荧光光谱 (AFS)和分子荧光光谱(MFS)两种。 原子吸收特定波长的光量子后被激发到高能态，受激原子 以辐射的形式去活化，再发射与激发波长相同或不同的辐射。 原子荧光的波长在紫外、可见光区
二、常用的光谱分析技术一激光拉曼谱分析 拉曼效应-一当用波长比样品粒径小得多的单色光照射透明 瑞利收时 0g-20492em-1 入o-488.0nm1 样品时，在垂直方向观察时，除了与原入射光频率相同的瑞利散 459 之 反斯托克 射外（弹性碰撞时无能量交换，且不改变频率，仅改变运动方向， 称瑞利散射)，还对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位 59 4 移的拉曼谱线（非弹性碰撞不但改变方向，还有能量交换和频率 10i 红外 改变，称拉曼散射)。 08 CH, 由于拉曼谱线的数目、位移的大小、谱线的长度直接与试样 02 1,35三甲基 20 000350030002500200018001600140012001000800600400200 分子的振动或转动能级有关，因此对拉曼谱的研究可以得到有关 分子振动或转动的信息，目前广泛应用于物质的鉴定、分子结构 研究。 ■REN5HAW
二、常用的光谱分析技术—激光拉曼谱分析 拉曼效应-当用波长比样品粒径小得多的单色光照射透明 样品时，在垂直方向观察时，除了与原入射光频率相同的瑞利散 射外（弹性碰撞时 无能量交换，且不改变频率，仅改变运动方向， 称瑞利散射），还对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位 移的拉曼谱线（非弹性碰撞不但改变方向，还有能量交换和频率 改变，称拉曼散射）。 由于拉曼谱线的数目、位移的大小、谱线的长度直接与试样 分子的振动或转动能级有关，因此对拉曼谱的研究可以得到有关 分子振动或转动的信息，目前广泛应用于物质的鉴定、分子结构 研究
常用的光增分析技米一红外光增分析 红外光谱，通常是指有机物质在2.5~1000m红外线照射下，选择性的吸收其中某些频率后， 用红外光谱仪记录所形成的吸收谱带。红外光谱仪主要用来测量分子振动和转动能级的吸收光谱。 红外吸收峰的位置与分子振动能级跃迁相关； 红外吸收峰的数目与分子振动自由度相关； 红外吸收峰的强度与分子偶极矩相关； 分子的振转能级所对应的红外波段的吸收，可作为分子的指纹图谱。用以定性和定量分析物 质的结构组成，以及主成份的分析。 图155甲苯的红外光图
二、常用的光谱分析技术—红外光谱分析 红外光谱，通常是指有机物质在2.5~1000nm红外线照射下，选择性的吸收其中某些频率后， 用红外光谱仪记录所形成的吸收谱带。红外光谱仪主要用来测量分子振动和转动能级的吸收光谱。 红外吸收峰的位置与分子振动能级跃迁相关； 红外吸收峰的数目与分子振动自由度相关； 红外吸收峰的强度与分子偶极矩相关； 分子的振转能级所对应的红外波段的吸收，可作为分子的指纹图谱。用以定性和定量分析物 质的结构组成，以及主成份的分析
三、WGD-8A型组合光栅光谱仪简介 样品室 光电倍增管 M G WGD-8A 单色仪 计算机 控制箱 光源 电源 光栅G由扫描系统控制的电机带动旋转， 从而使不同波长的单色光相继投射到聚焦 3A型组合式光栅光语仪示意图 平面反射镜M2及出口狭缝S2或S3上
三、WGD-8A型组合光栅光谱仪简介 光栅G由扫描系统控制的电机带动旋转， 从而使不同波长的单色光相继投射到聚焦 平面反射镜M2及出口狭缝S2或S3上
四、氢原子光谱与里德伯常数的测定 Johann Jakob Balmer Johannes Rober Rydberg 1825~≈1898 1854≈1919 瑞士数学兼物理学家 瑞典物理学家、数学家，光谱学的奠基人之一 n λ=B n2-4 =R妇
四、氢原子光谱与里德伯常数的测定 Johann Jakob Balmer 1825 ～1898 瑞士数学兼物理学家 Johannes Rober Rydberg 1854～1919 瑞典物理学家、数学家，光谱学的奠基人之一 ) 1 1 ( ~ 2 2 k n = R − 4 2 2 − = n n B