光学分析法概论

关系： c / 1/ E h h=6.6262×10-34
2、电磁波谱：将电磁波按波长顺序排列
波长 nm
10-3~-2
~1
~ 102.7
~104
~ 106.2
~ 108
~ 109
频率
Hz
1020-19
~ 1017
~~ 1014.3 1012.8
~ 1010.7
~109 ~108
波数
cm-1
1010-9
~107 104.3 102.8
8
0.1 0.01
波段 γ-射线 X-射线 紫外 可见 红外 微波 射频
波谱
跃迁 方式
γ-射线 光谱
核反应
X-射线 波谱
内层电 子跃迁
紫wk.baidu.com 可见 光谱 光谱
外层电子 跃迁
红外 光谱
分子 振动
顺磁 核磁 共振 共振
分子转动， 核自旋
二、电磁辐射与物质相互作用
当hν照射某物质时会发生相互作用。
hν+
π π*
hν+
吸收
发射
光、热
分子：△E总=E电子+E振动+E转动（涉及内能 变化）。不涉及内能变化的有：透射、折
射、衍射、旋光等。
原子：△ E总=E电子，同时也发生折射等现象
物质对光的吸收和发射是有选择性的，量 子化的。
光 吸收 △E
E2
发射 △E
光 E E2 E1 h
非
光的衍射 X－射线衍射法,电子衍射法
光
光的旋转 旋光法,偏振法,圆二向色性法 谱 法
二、原子光谱法和分子光谱法 原子光谱法：以测量气态原子或离子外层电 子能级跃迁所产生的原子光谱。 主要原子吸收和原子发射光谱，呈线状光谱。
A
λ1 λ2 λ3
λ
分子光谱法：以测量分子转动能级、分子振 动能级和分子电子能级跃迁所产生的分子光 谱为基础的定性、定量和物质结构分析方法。 红外光谱、紫外－可见光谱、荧光光谱。是 带状光谱。
谱法、四大光谱法。
§3 光谱分析仪器
复合光 单色光 I0
I
光源
单色器 I0
狭缝 比色池
检测器
记 录
1、光源：可见（钨灯）、紫外（氘灯、氢 灯）、红外（硅碳棒）
2、分光系统：滤光器、棱镜、光栅
3、检测：光电检测器（UV－VIS）、热电 检测器（IR）
光 阳极
光敏阴极
∝ △E=E ∝-E1
E1
第2章 光学分析法概论 光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或物 质与辐射的作用建立的分析方法。
检测
产生信号 三个主要过程 ：
（1）提供能量（光源） （2）能量与物质的作用 （3）产生被测信号
§1 电磁辐射及其与物质的相互作用
一、 电磁辐射和电磁波谱
1、光的本质：波粒二象性 参数：频率（ν）、波长（λ）、速度（c）、 波数（σ）、能量（E） C=2.997925×1010cm·s-1
发射光谱法：利用物质的发射光谱进行定性定 量的方法称发射光谱法。
四、质谱法
质谱：以分子离子和碎片离子按其质荷比 （m/z）大小依次进行排列所成的质量谱。
质谱法：根据质谱的分析，来确定分子的原子 组成、分子量、分子式和分子结构的方法。
通常把紫外（UV）、红外（IR）、核磁共振 （NMR）、质谱（MS）称为四大谱、四大光
非光谱法：不以光的波长为特征讯号，仅通过 测量电磁辐射的某些物理性质（反射、折射、 干涉、衍射和偏振）的变化的分析方法。
光的发射 荧光、发射光谱法，火焰
光度法，放射化学法
光
光的吸收 比色法、分光光度法、
谱
光学分 原子吸收法、核磁共振（NMR）等
法
析法
光的散射 拉曼光谱法，散射浊度法
光的折射 折射法，干涉法
E1
吸收曲线(吸收光谱): 以波长λ （nm）为横 坐标，以吸光度A为纵坐标所描绘的曲线。
A
λ A表示物质对不同光的吸收程度
§2 光学分析法分类 一、光谱法与非光谱法
光谱：物质与光相互作用时，记录物质 内部能量变化与波长的关系。分为吸收、 发射、散射光谱。
光谱分析法：利用物质的光谱进行定性、 定量和结构分析的方法。
A
λ
三、吸收光谱法与发射光谱法 吸收光谱：物质吸收相应辐射而产生的光谱。 其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰好满 足该吸收物质两能级间跃迁所需的能量。
吸收光谱法：利用物质的吸收光谱进行定性定 量及结构分析的方法称为吸收光谱法。
A
λ
发射光谱：物质受到辐射能、热能、电能 或化学能的激发而产生的光谱，有线状和 连续光谱。