光谱分析法导论
光谱分析法导论
电磁波谱 波谱区 名称* 波长范围*|波数/m-1 颜率范围 光子能量*** 跃迁能级类型 射线|5-14m2×1010-7×1036×104-2x 25x10°83×10 核能级 X射线10 I0o-105 3×10-4一3×10101.2×105-1.2×102 内层电 远紫外光10-200m10°-5×10 3×10-15×10125-6 子能级 原子及分 近紫外光|200-40nmn5×104-2.5x104|:5×10-,5x1036-31 子的价电 可见光400-750nm2.5×04-1.3×1047.5×103-40×1053 子或成键 电子能级 近红外光075-25m1.3×104-4×103|4.0×10-1.2×101.7-0.5 分子振动 中红外光2.5-50 4000-200 12×103-6.0×1060.5-0.02 能级 远红外光50—100m200-10 60×109—105 2×10-2-4×10-41分子转动 微波|0.1-10m|10-01 103-10 4×10-4-4×10 能级 电子自旋 l000m 5 410 4×10-10 自旋 举紫外括远外和近案外)河见及红外{括近中和远红外波谱区合称光学光谱区.由于远紫外为空气所吸收故 亦称真空紫外区, ◆lpm米)=10m),1nm纳来)=10-9m,lm微米)=10-6m;波长单位也可用A,M(埃)=10-m,红 外区常用波数表示“波长范围 *lev电子伏特)=1.6020×10-19(焦耳),或%.55·mo!-1,相当于频率y=2.【86×1014Hx,或泼长为1,239 10-6m成波数为8068cm1的光子所具有的能量
电磁波谱
光是一种电磁辐射(或电磁波) 具有波动性和微粒性 波参数 散射、折射 波动性口 波长、频率 反射、于射 速度利振幅 入=c/V 衍射和偏振 光电效应、 微粒性→E=力 康普顿效应、 黑体辐射
光是一种电磁辐射（或电磁波）， 具有波动性和微粒性 波动性 微粒性 波参数： 波长、频率、 速度和振幅 λ＝ c/ν 散射、折射、 反射、干射、 衍射和偏振 E＝ｈν 光电效应、 康普顿效应、 黑体辐射
物质的能态 原子、离子和分子有确定的确定的能 量,存在于一定的不连续的能态上,即能 量是量子化的。 1Eo- hv= hc/ X+hP→X*辐射能的吸收 X*→X+hv辐射能以光的形式发射 X→Ⅹ+热能辐射能以热能形式发散 式中X表示基态粒子,X*表示激发态粒子,和v表示辐射能
物质的能态 原子、离子和分子有确定的确定的能 量，存在于一定的不连续的能态上，即能 量是量子化的。 E1－E0＝ｈν＝ｈc /λ
原子光谱 P1/D3/2.3/2F1/3.s/2 隼 生的原因:原子外 5000 层电子的跃迁 10000 ■特点:有限数量的窄 15000 峰 20000 a能级状态的表示:光琳十 25000 谱项符号(nMLJ)。 电子跃迁的选择定则 ■能级图的含义 析方法有哪些?的分 以原子光谱为基础 45000 图4.1钠原子的能级图
原子光谱 ◼ 产生的原因：原子外 层电子的跃迁 ◼ 特点：有限数量的窄 峰 ◼ 能级状态的表示：光 谱项符号（nMLJ)。 ◼ 电子跃迁的选择定则 ◼ 能级图的含义 以原子光谱为基础的分 析方法有哪些？
分子光谱 单重态 能级 E分子=E电子+E 三重态 振动+E转动 紫外 吸收 特点:带状光谱 振动能级 单重态和三重态有 何区别? 可见吸收 荧 光 光 d 以分子光谱为基础 1转动 的分析方法有哪些? 能缀 ④③φ(國 图1-5双原子分子的能级图
分子光谱 ◼ E分子＝E电子＋E 振动＋E转动 ◼ 特点：带状光谱 ◼ 单重态和三重态有 何区别？ ◼ 以分子光谱为基础 的分析方法有哪些？
辐射的发射 辐射的产生 当受激粒子(分子、原子和离子)弛豫 回到低能级或基态时,常以光子形式释 放多余的能量,产生电磁辐射 途 1电子或其它粒子轰击:X射线 2高压交流火花、电弧、火焰等:紫 外、可见、红外。 3电磁波照射:荧光 4放热的化学反应:化学发光 光谱类型 线光谱、带光谱、连续光谱
辐射的发射 辐射的产生 当受激粒子（分子、原子和离子）弛豫 回到低能级或基态时，常以光子形式释 放多余的能量，产生电磁辐射。 途径 1 电子或其它粒子轰击：X射线 2 高压交流火花、电弧、火焰等：紫 外、可见、红外。 3 电磁波照射：荧光 4 放热的化学反应：化学发光 光谱类型 线光谱、带光谱、连续光谱
表1-6发射光谱法 力法名麻辐射能 作用物质 检恻讯号 原了发射光法电能火焰 气态原外电 紫外,可见光 X荧光光谱法 K射线 原子的逐出,特徵X射线光) 组-25A 外层能级电了歌人 位了跃工) 原子荧光光法前强度紫外可见光)气态子外电迁原子炎光 荧光光度法 紫外.可见光 分 荧光黨外、可见光) 碳光光度法 案外、可见光 分了 磷光儻外、可见光) 化学发光法 化学能 分 可见光
以电磁辐射为基础的常用光谱方法 「能量高低典型的光普学 「常用的波长范围量子跃迁的类型 高能辐射y射线发射 0005-14A核能级 X射线吸收、发射、荧光和0.1-1004 内层电子 衍射 中间部分真空紫外吸收 10-180nm 价电子 紫外一可见吸收、发射和180-780m 价电子 光 红外吸收和拉曼散射 078-300um分子的转到和振动 长波部分微波吸收 075-3,75mm分子的转动 电子自旋共振 3cm 磁场中电子的自旋 核磁共振 0.6-10m 磁场中核的自旋
以电磁辐射为基础的常用光谱方法 能量高低 典型的光谱学 常用的波长范围 量子跃迀的类型 高能辐射 射线发射 X射线吸收、发射、荧光和 衍射 0.005－1.4Å 0.1－100Å 核能级 内层电子 中间部分 真空紫外吸收 紫外－可见吸收、发射和 荧光 红外吸收和拉曼散射 10－180nm 180-780nm 0.78-300μm 价电子 价电子 分子的转到和振动 长波部分 微波吸收 电子自旋共振 核磁共振 0.75-3.75mm 3cm 0.6-10m 分子的转动 磁场中电子的自旋 磁场中核的自旋
辐射的吸收 生 将频率为v的电磁波通过一层固体 液体或气体物质,而电磁波的能量正好等 于物质的基态和某一激发态之间的能量差 时,物质就会吸收辐射。此时电磁辐射能 被转移到组成物质的原子和分子上,物质 从较低能态激发到较高能态或激发态。 类型 原子吸收 分子吸收 磁场诱导下的吸收 弛豫过程:非辐射弛豫 荧光、磷光弛豫
辐射的吸收 产生 将频率为ν的电磁波通过一层固体、 液体或气体物质，而电磁波的能量正好等 于物质的基态和某一激发态之间的能量差 时，物质就会吸收辐射。此时电磁辐射能 被转移到组成物质的原子和分子上，物质 从较低能态激发到较高能态或激发态。 类型 原子吸收 分子吸收 磁场诱导下的吸收 弛豫过程：非辐射弛豫 荧光、磷光弛豫