材料分析测试 第十章 紫外可见吸收光谱法
紫外吸收光谱分析法
13:17:19
龙岩学院 化学与材料学院 涂逢樟
分子吸收光谱
二、能级跃迁与分子吸收光谱的类型
如果外界给分子提供能量（如光能），分子就可能吸收能量引起能 级跃迁，而由基态跃迁到激发态能级。
ΔE=E1-E2=hν=hc/λ
三种能级跃迁所需要的能量不同，在不
同的光学区域产生吸收光谱。 1．转动能级跃迁与远红外光谱
极性溶剂B带的精细结构消失
②．在溶解度允许的范围内，尽量 选择极性较小的溶剂。
③．溶剂在样品的吸收光谱区应无 明显吸收。
各种溶剂的使用最低波长极限 见Table 9-6(P278)
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龙岩学院 化学与材料学院 涂逢樟
第五节 紫外-可见分光光度计
一、组成部件
光源
单色器
样品室
检测器
(hν)
[Fe3+CNS-]2+ h [Fe2+CNS]2+
电子给予体 电子接受体
金属配合物的电荷转移吸收光谱，有三种类型： 1. 电子从配体到金属离子； 2. 电子从金属离子到配体；
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龙岩学院 化学与材料学院 涂逢樟
电荷转移跃迁
3.电子从金属到金属 配合物中含有两种不同氧化态的金属时，电子可在其间转 移，这类配合物有很深的颜色，如普鲁士蓝 KFe[Fe(CN)6 ], 硅（磷、砷）钼蓝 H8 [SiMo2O5(Mo2O7)5 ] 等。
紫外吸收光谱分析
紫外吸收光谱分析
一、选择题
1. 在紫外-可见光度分析中极性溶剂会使被测物吸收峰( )
A 消失
B 精细结构更明显
C 位移
D 分裂
2. 紫外光度分析中所用的比色杯是用()材料制成的。
A 玻璃
B 盐片
C 石英
D 有机玻璃
3. 下列化合物中,同时有,,跃迁的化合物是( )
A 一氯甲烷
B 丙酮
C 1,3-丁烯
D 甲醇
4. 许多化合物的吸收曲线表明,它们的最大吸收常常位于200─400nm 之间,对这一光谱区应选用的光源为( )
A 氘灯或氢灯
B 能斯特灯
C 钨灯
D 空心阴极灯灯
5.助色团对谱带的影响是使谱带( )
A 波长变长
B 波长变短
C 波长不变
D 谱带蓝移
6.对化合物CH3COCH=C(CH3)2的跃迁,当在下列溶剂中测定,谱带波长最短的是( )
A 环己烷
B 氯仿
C 甲醇
D 水
7.指出下列哪种不是紫外-可见分光光度计使用的检测器? ( )
A 热电偶
B 光电倍增管
C 光电池
D 光电管
8.紫外-可见吸收光谱主要决定于( )
A 分子的振动、转动能级的跃迁
B 分子的电子结构
C 原子的电子结构
D 原子的外层电子能级间跃迁
二、填空题
1. 在分光光度计中,常因波长范围不同而选用不同材料的容器,现有下面三种材料的容器,各适用的光区为:(1) 石英比色皿用于___________(2) 玻璃比色皿用于___________
2. 在分光光度计中,常因波长范围不同而选用不同的光源,下面三种光源,各适用的光区为:(1) 钨灯用于___________(2) 氢灯用于___________
3. 紫外-可见分光光度测定的合理吸光范围应为_______________ 。这是因为在该区间_______ 。
第十章 吸光光度法
分析化学教案
第十章吸光光度法
要求：1.掌握吸光光度法的基本原理，朗伯比耳定律和偏离比耳定律的原因；
2.了解金属离子与显色剂发生显色反应的原理和影响显色反应的因素，掌握选择显
色反应的一般原则；
3.了解几种常用的显色剂；
4.了解光度测量条件的选择，提高分析结果的准确度；
5.掌握吸光光度法的应用。
进程：
§10-1 概述
吸光光度法是基于被测物质的分子对光具有选择性吸收的特点而建立起来的分析方法，它包括比色分析法、可见及紫外吸收光度法以及红外光谱法等。本章着重讨论可见光区的吸光光度法（又称分光光度法，简称光度法）。
一、分光光度法的特点
分光光度法同化学分析法中的滴定分析法、重量分析法相比，有以下特点：
1. 灵敏度高
分光光度法测物质的浓度下限（最低浓度）一般可达10-5~10-6mol/L，相当于含量低于0.001~0.0001%的微量组分。如果将被测组分加以富集，灵敏度还可提高1~2个数量级。该方法适用于微量组分的测定。
举例：略（见课件）
2. 准确度较高
一般分光光度法的相对误差为2~5%。
3. 操作简便，测定速度快
分光光度法的仪器设备不复杂，操作也简便。如果采用灵敏度高，选择性好的显色剂，再采用掩蔽剂消除干扰，可以不经分离直接测定，而且速度快。
4. 应用广泛
吸光光度法既可测定绝大多数无机离子，也能测定具有共轭双键的有机化合物。主要用于测定微量组分，也能测定含量高的组分（用示差光度法或光度滴定）。还可测定络合物的组成、酸（碱）以及络合物的平衡常数。
二、物质的颜色和光的选择性吸收
物质呈现的颜色与光有着密切的关系。
第十章紫外—可见分光光度法-无机化学电子教案
2、吸收光谱或吸收曲线 吸收曲线：测定某种物质对不同波长单色光的吸
收程度，以波长为横坐标，吸光度为纵坐标作图。
最大吸收波长，max
定量分析的基础：某一波长 下测得的吸光度与物质浓度 关系的有关
2、吸光度范围的选择
lgT = A= dcB
两式相除：
dlgT
0.434dT T
ddcB
dcB 0.434dT cB T lgT
不同透光率时测定浓度的相对误差ΔcB/cB(ΔT=0.01)
T/%
95 90 80 70 60 50 36.8 30 20 10 5
2
(cB /cB )/% 20.6 10.7 5.6 4.0 3.3 2.9 2.7 2.8 3.2 4.3 6.5 13.0
K2Cr2O7 450nm
AA 1
A 1
cA L
A 1
AA 1
cA L
0.20 1 103 1
200L mol1 cm1
530nm
AA 2
A 2
cA L
A 2
AA 2
cA L
0.05 1 103 1
50L mol1 cm1
KMnO4
530nm
AB 2
第十章 分光光度法
式中吸光系数κ与吸光物质的本性，入射光 波长及温度等因素有关。c为吸光物质浓度，L为 透光液层厚度。
（三）朗伯-比尔定律
适用范围： 1.均匀、无散射的稀溶液
2.平行单色光
注：朗伯比尔定律是分光光度法定量分析的依据。 不仅适用于有色溶液，也适用于无色溶液，可 见光区，紫外光区，红外光区。
在相同条件下测定未知试样的吸光度， 从标准曲线上就可以找到与之对应的未知 试样的浓度。
3. 标准曲线法(大批量样品）
1.配制标准系列 2.测定标准系列的吸光度 3.绘制标准曲线 4.测定待测物质的吸光度，计算溶液的浓度
二、特殊杂质的检查方法
比色法 紫外-可见吸收光谱对照法
光通过某一液层厚度一定的某一含有吸光物质的 稀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度成正比，
即 A= κ2 c 波长及式温中度比等例因常素数有κ关2与。吸c光为物吸质光的物本质性浓，度入。射光
第九章
（三）朗伯-比尔定律
3、朗伯-比尔定律
物理意义：当一束平行单色光通过均匀、 无散射的稀溶液时在单色光波长、强度、溶液温 度等条件不变的情况下，溶液的吸光度A与溶液 浓度c、液层厚度L乘积成正比。
习题练习 1. 在紫外—可见分光光度中常用的检测器为
（ ）。 A. 光电管 B. 高莱池 C. 硒光电管
D. 光电倍增管
材料分析测试技术
《材料分析测试技术》教材大纲
山东科技大学谷亦杰
第一章材料分析测试技术概述（材料分析测试目的和物理角度论述基本粒子与材料的相互作用）
第一节一般原理
第二节衍射分析方法概述
第三节电子显微分析方法概述
第四节电子能谱分析方法概述
第五节光谱分析方法慨述
第六节色谱、质谱及电化学分析方法概述
第七节其他分析方法概述
第八节计算机在分析测试技术中的应用概述
参考文献
第二章X射线衍射分析
第一节X射线物理基础
1x射线的产生
2连续X射线谱
3特征X射线谱
第二节X射线衍射衍射方向
1、布拉格方程
2、倒易点阵及衍射矢量方程
3、厄瓦尔德图解
第三节x射线衍射强度
1、一个电子的散射强度
2、原子散射强度
3、晶胞衍射强度
4、小晶体散射与衍射积分强度
5、多晶体衍射积分强度
6、影响衍射强度的其它因素
第四节x射线衍射方法
1、多晶体衍射方法
2、单晶体衍射方法
第五节X射线衍射分析的应用
1、物相分析
2、点阵常数的精确测定
3、宏观应力测定
4、晶体取向的测定
5、聚合物材料x射线分析
6、非晶材料的x射线散射分析
8、薄膜材料的x射线散射分析
7、计算机在x射线结构分析与材料设计中的应用
参考文献
习题
第三章透射电子显微分析
第一节透射电子显微镜工作原理及构造
1工作原理
2构造
第二节样品制备
1、粉末样品的制备
2、薄膜样品
第三节衍射斑的形成理论与基本成像操作
1、衍射斑的形成理论与标定（基本、高阶和孪晶斑）
2、基本成像操作及像衬度
第四节电子衍射运动学理论
1、运动学理论的基本假设
2、完整晶体衍射强度
3、缺陷晶体的衍射强度
第五节高分辨透射电镜
第六节应用
1、应用举例
2、计算机在透射电子显微分析的应用
第十章++光谱分析法概论(人卫第8版)
（spectroscopic analysis）
• 光学分析法 物质与辐射能作用时内部发生能级跃
迁→光谱
非光谱法 • 物质与辐射能作用时不发生能级跃迁
（一）物质内部发生能级跃迁
• 吸收 （absorption） 辐射能量恰好满足物质两能级间跃
迁所需的能量。
X+h→X
• 发射（emission）是粒子吸收能量后，从基态跃迁至激 发态，处于激发态的的粒子不稳定，在短暂时间内从激 发态跃迁回至基态，并以电磁辐射的形式释放出多余能 量的过程。 X →X X→ X+h
吸收光谱（Absorption Spectrum）
吸
1
光 度 （A）
（nm） 1
1 2 3 4 5 6 … n
光谱的不同形式
带状光谱
nm
线状光谱
• 连续光谱：由炽热的固体或液体发射。
太阳连续光谱
2.非光谱法
• 不涉及物质内部能级的跃迁，仅通过测量电磁辐射的某
些基本性质（反射、折射、干涉、衍射和偏振）的变化, 主要有折射法，旋光法，浊度法，X射线衍射法和圆二
• 例如：计算1mol （6.0221710 个）波长为200nm的光子
23
的能量E
6 .6262 1034 2 .997925 1010 6 .02217 1023 E 200 10 7 5 .98 105 (J) h c
紫外——可见光谱法在卟啉类化合物结构分析中的应用
紫外-可见光谱法在卟啉类化合物结构表征中的应用
摘要：简述了紫外-可见光谱分析的基本原理，及其在有机化化学中的应用；结合卟啉、金属卟啉的吸收特点，对紫外-可见光谱在其结构表征中的应用作了归纳性的总结。
关键词：紫外-可见光谱法；应用；卟啉；金属卟啉；结构表征
1 紫外-可见吸收光谱分析基本原理
紫外光谱（UV）是指波长在200~400nm；可见光谱则是波长在400~800nm的电磁波吸收光谱。相应于上述波长的能量范围约在670~314kJ/mol和314~155kJ/mol。因此，它们是属于π电子（成键的或孤对的电子）跃迁。所以，不是所有的有机化合物，都能给出它们的吸收光谱，而主要是对具有共轭双键结构的化合物和芳香族化合物才能给出光谱。
如果用紫外和可见光照射含有共轭的不饱和化合物溶液，可以看到一部分光线被吸收了，吸收光线的多少，取决于入射光的波长和化合物的结构。如果以波长为横坐标，以紫外、可见光线的吸收强度（有时也称消光系数或摩尔吸收度）为纵坐标作图，就得到紫外或可见光谱图。
同一种物质对不同波长的光吸收不同；不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似、λmax不变，只是吸光度大小不同；而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax均不同。当外层电子吸收紫外或可
见辐射后，就从基态向激发态(反键轨道)跃迁。主要有四种跃迁形式，如图1。所需能量ΔΕ大小顺序为：n→π＊< π→π＊< n→σ＊< σ→σ＊。
吸收带是指吸收峰在光谱中的波带位置，根据电子及分子轨道理论，有机化合物紫外-可见光区的吸收带有四种类型：
材料分析测试方法试题及答案
材料分析测试方法试题及答案
第一章电磁辐射与材料结构
一、名词、术语、概念
波数，分子振动，伸缩振动，变形振动（或弯曲振动、变角振动），
干涉指数，晶带，原子轨道磁矩，电子自旋磁矩，原子核磁矩。
二、填空
1、电磁波谱可分为3个部分：①长波部分，包括()与()，有时习惯
上称此部分为()。②中间部分，包括()、()和()，统称为()。③短波部分，包括()和()（以及宇宙射线），此部分可称()。
答案：无线电波（射频波），微波，波谱，红外线，可见光，紫外线，光学光谱，某射线，射线，射线谱。2、原子中电子受激向高能级跃迁或
由高能级向低能级跃迁均称为()跃迁或()跃迁。答案：电子，能级。
3、电子由高能级向低能级的跃迁可分为两种方式：跃迁过程中多余
的能量即跃迁前后能量差以电磁辐射的方式放出，称之为()跃迁；若多余
的能量转化为热能等形式，则称之为()跃迁。
答案：辐射，无辐射。
4、分子的运动很复杂，一般可近似认为分子总能量（E）由分子中各()，()及()组成。答案：电子能量，振动能量，转动能量。
5、分子振动可分为()振动与()振动两类。答案：伸缩，变形（或叫
弯曲，变角）。6、分子的伸缩振动可分为()和()。
答案：对称伸缩振动，不对称伸缩振动（或叫反对称伸缩振动）。
7、平面多原子（三原子及以上）分子的弯曲振动一般可分为()和()。答案：面内弯曲振动，面外弯曲振动。
8、干涉指数是对晶面()与晶面()的标识，而晶面指数只标识晶面的（）。答案：空间方位，间距，空间方位。
9、晶面间距分别为d110／2，d110/3的晶面，其干涉指数分别为()
现代仪器分析-紫外可见近红外吸收光谱ppt课件
物质分子内部三种运动形式：电子相对于原子核的运动 ；原子核在其平衡位置附近的相对振动；分子本身绕其 重心的转动。
分子具有三种不同能级：电子能级、振动能级和转动能 级。
三种能级都是量子化的，且各自具有相应的能量。 分子的内能：电子能量Ee 、振动能量Ev 、转动能量Er。
.— .— . . .
紫外-可见-近红外吸收光谱法
1
2
3
4
5
光 吸 收 的 基 础 知 识
有 机 化 合 物 的 吸 收 光 谱
半 导 体 与 纳 米 材 料 的 吸 收
紫
紫
外
外
可
可
见
见
分
吸
光
收
光
光
度
谱
计
的
应
光
用
谱
1
1. 光吸收的基础知识 1.1 电磁辐射的特性
光的本质是电磁辐射，光的基本特性是波粒二象性(wave and corpuscle duality)。 光的波 动性是指光可以用互相垂直的、以正弦波振荡的电场和磁场表示（图4.1）。电磁波具有速 度、方向、波长、振幅和偏振面等。光可有自然光、偏振光（线偏振或园偏振）、连续波 、调制波、脉冲波等。表示光的波动性有如下参数：
E E2 E1 hn
不同的物质由于其结构不同而具有不同的量子化能级 ，其能量差也不相同，物质对光的吸收具有选择性
实验10 紫外可见吸收光谱测试
实验10紫外可见吸收光谱测试
140604班 C组胡晓玲 3214001700
【实验目的】
本实验的目的是利用紫外光区和可见光区的光学特性的检测方法测试甲基橙的光学特性，同时培养分析和运用材料紫外光区和可见光区光谱特性的能力。
【仪器用具】
UV-2550岛津紫外可见分光光度计
【实验原理】
研究甲基橙在紫外-可见光区的分子吸收光谱的。其中所利用的紫外-可见分光光度法是利用某些物质的分子吸收200~900 nm光谱区的辐射来进行分析测定的方法，这种方法广泛用于无机和有机物质的定性和定量测定。
当光作用在物质上时，一部分被表面反射，一部分被物质吸收。改变入射光的波长时，不同物质对每种波长的光都有对应的吸收程度（A）或透过程度（T），可以做出这种物质在实验波长范围内的吸收光谱曲线或透过光谱曲线。用紫外-可见分光光度计可以作出材料在紫外光区和可见光区的对紫外光和可见光的吸收光谱曲线或透过光谱曲线。利用的是朗伯-比尔定律：
（10-1）
A abc
A为吸光度，a为吸光系数，b为光路长度，c为物质浓度。
通过吸收光谱曲线或透过光谱曲线可以判断材料在紫外光区和可见光区的光学特性，为材料的应用作指导。例如，具有较高的紫外光吸收性能，可作为保温吸热等材料；如具有较高的紫外光反射特性，则可作为好的抗老化材料。除此以外，紫外-可见吸收光谱还可用于物质的定量分析、定性分析、纯度鉴定和结构分析等。
【实验步骤与结果分析】
1.实验步骤
①以去离子水为测试参比溶液进行基线校正。
②以去离子水为参比液，不同浓度的甲基蓝溶液为测试样品，测试不同浓度的溶液的紫外
材料物理专业《材料分析测试方法A》作业
材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业
第一章 电磁辐射与材料结构
一、教材习题
1-1 计算下列电磁辐射的有关参数：
（1）波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）；
（2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）；
（3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。
1-3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。 1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？
12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7
。 1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答：干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？
1-9 已知某点阵∣a ∣=3Å，∣b ∣=2Å，γ = 60︒，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。 1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？
)331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。
二、补充习题
1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多少？
第二章 电磁辐射与材料的相互作用
一、教材习题
2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？
1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。
2-3 下列哪种跃迁不能产生?
31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。
材料研究方法--光谱分析
(1)原子发射光谱（ (1)原子发射光谱（AES） 原子发射光谱 ）
被测样品用适当的激发光源激发，样品 中的原子就会辐射出特征光，经外光路 照明系统聚焦，再经准直系统使之成为 平行光，后经色散元件把复合光按波长 展谱，最后经感光板处理，得到样品的 特征发射光谱。
原子发射光谱
原子受到以直流、交流电弧等信号为激发源的 激发 其能量使样品蒸发成气态原子并将气态原子外 层电子激发至高能态 激发态原子跃迁辐射出一组表征该元素的特征 光谱线 产生的辐射经分光仪器分光，按波长顺序记录 获得按谱线形式表达的样品发射光谱图
固体样品
薄膜法： 适用于高分子化合物的测定。 将样品溶于挥发性溶剂后倒在洁净的玻 璃板上，在减压干燥器中使溶剂挥发后 形成薄膜，固定后进行测定。 常用盐片的红外透明范围为：
KBr(400cm-1)、NaCl(650 cm-1)、CsI(150 cm-1)
固体样品
粉末法： 把固体样品研磨制2µm左右的细粉，悬 浮在易挥发的液体中，然后移至盐窗， 待溶剂挥发后形成一均匀薄层。 不适用于定量分析。
红外吸收光谱的特点
缺点： 灵敏度和精度不够高，含量小于1％难测出。 多用于定性分析，定量分析的准确度和灵敏度 低于可见和紫外吸收光谱。 有些物质不能产生红外吸收光谱。
原子（Ar、Ne、He等），单原子离子（K+、Na+、 Ca2+等），同质双原子分子（H2、O2、N2 等）。
材料现代分析方法知识点
材料现代分析方法知识点
现代分析方法是指在分析领域中应用先进科学技术和设备对材料进行
表征、分析和测试的一种方法。它广泛应用于材料科学、化学、生物学、
医学等领域。本文将重点介绍几种常见的现代分析方法，包括质谱分析、
光谱分析、扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜等。
质谱分析是一种通过测量被测物质的质量和相对丰度来确定其分子结
构和组成的方法。它可以用来分析有机物、无机物和生物大分子等。质谱
仪通过将样品中的分子离子化，然后对离子进行加速、分选和检测，最终
得到质谱图。质谱图是指将离子的质量与相对丰度作为坐标绘制成的图形。质谱分析可以用于研究材料的分子结构、元素组成、反应机理等。
光谱分析是一种利用物质与辐射相互作用来研究物质性质的方法。常
见的光谱分析方法有紫外可见吸收光谱、红外光谱和拉曼光谱等。紫外可
见吸收光谱通过测量物质对紫外或可见光的吸收强度与波长之间的关系来
研究物质的电子结构和色素成分。红外光谱通过测量物质对红外光的吸收
强度与波数之间的关系来研究物质的分子结构和官能团。拉曼光谱通过测
量物质对激光散射光的频率移动来研究物质的分子振动和晶格结构。
扫描电镜是一种通过扫描样品表面的电子束来获得高分辨率图像的方法。它可以提供材料的表面形貌、结构和成分等信息。扫描电镜可以分为
传统扫描电镜和透射电镜。传统扫描电镜通过扫描物质表面的二次电子和
反射电子来获得样品表面形貌和成分分布。透射电镜则通过将电子束穿过
样品来获得样品的内部结构和晶格信息。扫描电镜在材料科学、生物医药
和纳米材料等领域有着广泛的应用。
透射电镜是一种通过透射电子来研究材料的内部结构和成分的方法。
工业分析技术3(3)
在配体的配位体场作用下过渡金属离子的d 轨道和镧 系、锕系的 f 轨道裂分，吸收辐射后，产生d-d 和 f f 跃迁。 这种d-d跃迁所需能量较小，产生 的吸收峰多在可见光区，强度较弱 （emax=0.1～100 L· mol-1· cm-1 ）。 f -f 跃迁带在紫外-可见光区，它是 镧系、锕系的 4f 或 5f 轨道裂分出 不同能量的 f 轨道之间的电子跃迁 而产生的。
5
在近紫外和可见区域有特征吸收的基团。 电子结构特征：具有不饱和键和含有孤对电子 C＝C，C＝O，C≡N，N＝N，N＝O，NO2等。 生色团对应跃迁类型是p→p*和n→p*。
多个生色团（非共轭）：吸收带互不影响
多个生色团（共轭）：新吸收带，吸收波长变长， 强度变大。 在紫外光谱中，生色团并非一定有颜色。
C=S （硫酮）：n→p*，lmax 400 nm左右。
R 带在极性溶剂中发生蓝移。
正己烷中：279 nm；乙醇中：272 nm；水中：264 nm
13
所需能量较小，吸收波长处于远紫外区的近紫外端或 近紫外区，emax一般在104 L· mol-1· cm-1以上，强吸收。
不饱和烃p→p*跃迁：
乙烯p → p*跃迁的lmax 162 nm，emax 1×104 L· mol-1· cm-1
C. 1,3环己二烯
D. 2,3二甲基1,3丁二烯
教案-材料现代分析测试方法(1)
莱芜职业技术学院
教师授课教案（2014至2015学年度第一学期）
课程名称材料现代研究方法
适用专业金属材料与热处理技术
授课教师解传娣
所属系（部）冶金与建筑工程系
学时36
章节
名称第三章粒子（束）与材料的相互作用
教学
时数
2
教学目的及要求1．理解概念：（电子的）最大穿入深度、连续X射线、特征X射线、溅射；
掌握概念：散射角（2 ）、电子吸收、二次电子、俄歇电子、背散射电子、吸收电流（电子）、透射电子、二次离子。
2．了解物质对电子散射的基元、种类及其特征。
3．掌握电子与物质相互作用产生的主要信号及据此建立的主要分析方法。
4．掌握二次电子的产额与入射角的关系。
5．掌握入射电子产生的各种信息的深度和广度范围。
6．了解离子束与材料的相互作用及据此建立的主要分析方法。
重点难点重点：电子的散射，电子与固体作用产生的信号。难点：电子与固体的相互作用，离子散射，溅射。
教学内容提要
第一节电子束与材料的相互作用
一、散射
二、电子与固体作用产生的信号
三、电子激发产生的其它现象第二节离子束与材料的相互作用
一、散射
二、二次离子
作业一、教材习题
3-1电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子激发产生的？
图3-3入射电子束与固体作用产生的发射现象
6-2试总结德拜法衍射花样的背底来源，并提出一些防止和减少背底的措施。
6-3图题6-1为某样品德拜相（示意图），摄照时未经滤波。已知1、2为同一晶面衍射线，
3、4为另一晶面衍射线，试对此现象作出解释。
图题6-1
6-4粉末样品颗粒过大或过小对德拜花样影响如何？为什么？板状多晶体样品晶粒过大或过小对衍射峰形影响又如何？
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共扼效应对max的影响
共扼烯烃及其衍生物的-*跃迁均为强吸收带，104，这
类吸收带称为K带。
在分子轨道理论中，电子被认为是通过共扼而进一步离 域化的，这种离域效应降低了*轨道的能级，光谱吸收峰
移向长波方向，即红移。
，-不饱和醛、酮中羰基双键和碳-碳双键-共扼也有类
似的效应。
由-*跃迁产生的弱吸收峰向长波方向移动40nm左右， max在270~300nm，＜100，称做R带，呈平滑带形，对称
光谱谱域：紫外-可见-近红外 波长范围：10~1000nm
10~200nm：远紫外线（亦称真空紫外线），真空紫外光谱。 200~400nm：近紫外线，紫外光谱 400~800nm：可见光，可见光谱 800~1000nm：近红外线，近红外光谱 一般紫外可见光谱的波长范围：200~800nm 紫外、可见光谱(UV-VIS)与分子外层电子能级的跃迁有关，是电子光 谱。电子能级跃迁的同时伴随振动和转动能级的跃迁，是带状光谱。 紫外可见吸收光谱分析法常称为紫外可见分光光度法（ Ultraviolet & Visible spectrophotometry ）。
实线-苯
虚线-甲苯
苯及其衍生物的长波区谱带(B带) 为一组尖锐吸收蜂，这是振动跃 迁叠加在电子跃迁上的结果。
苯和甲苯的紫外光谱图 (在环己烷中)
极性溶剂可以减少或消除这种精 细结构。
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什么是助色团？
有些含n电子的官能团，本身并不在紫外可见区产生吸收，但它们具 有能使生色团的光谱峰移向长波区并使其强度增加的作用，这种官 能团叫做助色团。
有4种类型 ：-*、 -* 、 n-*和n-*
有机分子电子(能级)跃迁类型
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-*跃迁
吸收波长在真空紫外区。 纯饱和烃都是无色的。
n-*跃迁
吸收波长：150~250nm，大多200nm左右。 含有未共享电子对（称为n电子或P电子） 杂原子（如O、N、S和卤素等）的饱和烃 衍生物。 这种跃迁所需的能量主要取决于原子成键 的种类，而与分子结构关系不大；
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常见生色团的吸收特性
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什么是蓝移？什么是红移？
当物质的结构或存在的环境发生变化时，其吸收带的最大
吸收波长（最大）向短波方向移动的现象称为蓝移（或紫
移，或向蓝）；而向长波长方向移动的现象称为红移（或 向红）。 取代基或溶剂可引起有机化合物产生蓝移或红移现象。
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溶剂极性对max的影响
值减小，即吸收带强度降低，这种现象称为浅色效应。
强带
有机化合物的紫外与可见吸收光谱中，凡摩尔吸光系数大于104的
随着溶剂极性的增加
n-*跃迁光谱峰蓝移，即 max向短波方向移动 -*跃迁光谱峰红移，即 max向长波方向移动
异丙烯基丙酮在不同溶剂中max值
蓝移
红移
红移被蓝移所掩盖实用文档
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实线，在环己烷中 虚线，在乙醇中 -*吸收峰红移
从非极性到极性时
n-*吸收峰蓝移
二苯酮的紫外光谱图
wenku.baidu.com
利用吸收光谱的这一性质，可用来判断化合物的跃迁类型及谱带的归属。
发态跃迁产生的。
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什么是生色团？
广义： 生色团：可以吸收光子而产生电子跃迁的原子团。
狭义（一般定义）： 生色团：在紫外及可见光范围内产生吸收的原子团（或原 子、电子、空穴等）。
有机化合物中，常见的官能团，如羰基、硝基、双键、叁 键、芳环等均是典型的生色团。
无机离子晶体中的过渡金属离子、色心（如F心，H心等） 等。
摩尔吸收系数（）比较小，即吸收峰强度
比较小，很少在近紫外区观察到。
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一些化合物n-*跃迁所产生吸收的数据
化合物 H2O
max/nm max
167 1480 样品为气态
CH3OH CH3Cl
184 150 max最大吸收波长 173 200
CH3I
258
(CH3)2S(乙醇溶液) 229
365 max最大摩尔吸收系数 140
性强。
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多生色团对吸收的影响
共扼效应产生
红移
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芳香族的紫外光谱特征
芳香族碳氢化合物的紫外光谱有3组特征吸收峰，都是由-*跃迁引起
的。
例如，苯分子， E1带：184nm (max=60000)，一般仪器无法观察 E2带：204nm (max=7900) B带：256nm (max=200)
(CH3)2O
184 2520
CH3NH2
215 600
(CH3)3N
227 900
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n-*和-*跃迁
吸收波长：200~700nm
分子中存在的具有轨道的不饱和基团为吸收中心，称为
生色基团（简称生色团）。
n-*跃迁的一般在10~100 -*跃迁的一般在1000~10000 绝大多数有机分子的吸收光谱都是由n电子或电子向*激
Ultraviolet & Visible Absorption Spectroscopy Spectromet
第十章 紫外、可见吸r收y 光谱法
第一节 紫外、可见吸收光谱的基本原理 第二节 分光光度计 第三节 紫外、可见吸收光谱的应用
西南科技大学 张宝述
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第一节 紫外、可见吸收光谱的基本原理
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一、电子光谱的类型
主要介绍有机化合物、无机化合物的电子光谱类型、常 见基本概念，简介无机固体的电子光谱类型。
1．有机、无机化合物的电子光谱 主要类型有：
（1）含、和n电子的吸收谱带
（2）含d和f电子的吸收谱带 （3）电荷转移吸收谱带
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（1）含、和n电子的吸收谱带
有机化合物在紫外和可见光区域内电子跃迁的方式一般
例如，-OH和-NH2等都对苯生色团具有助色作用，使B带显著红移。 由于孤立的生色团吸收带往往位于紫外光域（除非若干生色团共轭
相连），在引入某些助色团时光吸收移向可见光域，由此得名。 常见的助色团按其“助色”效应的强弱可大致排列为下述秩序：
当然，常有例外。
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某些助色团对苯的吸收带的影响
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反助色团
这类基团与助色团的效应恰好相反。 常见的反助色团的次序如下：
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浓色效应（增色效应）
当有机化合物的结构发生变化时，其吸收带的摩尔吸光系数最大
值增加，亦即吸收强度增加，这种现象称为浓色效应。
浅色效应（减色效应）
当有机化合物的结构发生变化时，其吸收带的摩尔吸光系数最大