光谱分析法导论优秀课件
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M* M + hv
根据发射光谱所在的光谱区和激发方
法不同，发射光谱法分为： ❖1. 射线光谱法
天然或人工放射性物质的原子核在衰变
的过程中发射和粒子后，往往使自身的 核激发，然后该核通过发射射线回到基 态。测量这种特征射线的能量（或波 长），可以进行定性分析，测量射线的 强度，可以进行定量分析。
❖7. 化学发光分析法
由化学反应 提供足够的能量，使其中一
种反应的分子的电子被激发，形成激发态分 子。激发态分子跃回基态时，就发出一定波 长的光。其发光强度随时间变化，并可得到 较强的发光（峰值）。
在合适的条件下，峰值与被分析物浓度
成线性关系，可用于定量分析。
由于化学发光反应类型不同，发射光谱 范围为400 - 1400nm。
❖2. X射线荧光分析法
原子受高能辐射激发，其内层电子能 级跃迁，即发射出特征X射线，称为X射线
荧光。用X射线管发生的一次X射线来激发 X射线荧光是最常用的方法。测量X射线的 能量（或波长）可以进行定性分析，测量 其强度可以进行定量分析。
❖3. 原子发射光谱分析法
用火焰、电弧、等离子炬等作为激
发源，使气态原子或离子的外层电子
二、吸收光谱法
当物质所吸收的电磁辐射能与该物 质的原子核、原子或分子的两个能级间
跃迁所需的能量满足△E = hv的关系时，
将产生吸收光谱。
M + hv M*
吸收光谱法可分为：
2 波动性可用下面的波参数来描述
周期T （s）
频率 （s-1=Hz） =1/ T
波长 厘米 微米 纳米 埃
cm m nm
Å
10-2 m 10-6 m 10-9 m 10-10m
波数 （cm-1） 称为开瑟(Kayser, K表示)=1/
传播速率
3
第2章 光学分析法导论
3 粒子性及普朗克关系式
☆ 粒子性
发射的波长在紫外和可见光区。在与激发光
源成一定角度（通常为90）的方向测量荧光 的强度，可以进行定量分析。
❖5. 分子荧光分析法
某些物质被紫外光照射后，物质 分子吸收了辐射而成为激发态分子，
然后回到基态的过程中发射出比入射 波长更长的荧光。测量荧光的强度进 行分析的方法称为荧光分析法。波长 在光学光谱区。
❖6. 分子磷光分析法
物质吸收光能后，基态分子中的一个 电子被激发跃迁至第一激发单重态轨道， 由第一激发单重态的最低能级，经系统间 交叉跃迁至第一激发三重态（系间窜跃）， 并经过振动弛豫至最低振动能级，因此， 由此激发态跃迁回至基态时，便发射磷光。
根据磷光强度进行分析的方法成为磷
光分析法。它主要用于环境分析、药物研 究等方面的有机化合物的测定。
受激发发射特征光学光谱，利用这种光 谱进行分析的方法叫做原子发射光谱分 析法。波长范围在190 - 900nm，可用 于定性和定量分析。
❖4. 原子荧光分析法
气态自由原子吸收特征波长的辐射后，
原子的外层电子从基态或低能态跃迁到较高
能态，约经10-8 s，又跃迁至基态或低能态， 同时发射出与原激发波长相同（共振荧光） 或不同的辐射（非共振荧光），称为原子荧 光。
不连续的能量微粒——光子（光量子）
能量
1 eV=1.6021892×10-19 J
或 1J=6.241×1018eV
☆ 普朗克(Prank)关系式
波动性——粒子性之间的“桥”
E = h = hc /
普朗克常数 (6.62559 ± 0.00015)×10-34焦耳秒(Js)
4
第2章 光学分析法导论
非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁， 电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些 物理性质。
属于这类分析方法的有折射法、偏振 法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法 和圆二向色性法等。
本章主要介绍光谱法。如 果按照电磁辐射和物质相互作 用的结果，可以产生发射、吸 收和散射三种类型的光谱。
一、发射光谱法
物质通过电致激发、热致激发或光 致激发等激发过程获得能量，变为激发 态原子或分子M* ，当从激发态过渡到 低能态或基态时产生发射光谱。
光谱分析法导论优秀课件
1
第2章 光学分析法导论
2-1 电磁辐射的基本特征
1 什么叫电磁波？
一种以巨大速度通过空间，不需要以任何物质作为传 播媒介的能量形式，称为电磁波。
在整个电磁辐射范围内，按波长或频率的大小顺序排 列起来，即为电磁波谱
电磁波的二重性：波动性和粒子性
2
第12章 光学分析法导论
12-1 电磁辐射的基本特征
光谱分析法可分为光谱法和非 光谱法两大类。
光谱法是基于物质与辐射能作 用时，测量由物质内部发生量子化 的能级之间的跃迁而产生的发射、 吸收或散射辐射的波长和强度进行 分析的方法。
光谱法可分为原子光谱法和分子 光谱法。
原子光谱法是由原子外层或内层 电子能级的变化产生的，它的表现形 式为线光谱。
属于这类分析方法的有原子发射 光谱法（AES）、原子吸收光谱法 （AAS），原子荧光光谱法（AFS）以 及X射线荧光光谱法（XFS）等。
分子光谱法是由 分子中电子能 级、振动和转动能级 的变化产生的， 表现形式为带光谱。
属于这类分析方法的有紫外-可 见分光光度法（UV-Vis），红外光 谱法（IR），分子荧光光谱法（MFS） 和分子磷光光谱法（MPS）等。
非光谱法是基于物质与辐射相互作用 时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、 干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。
转动
核 磁 共 振
射磁场频中波自段旋
取向
波长
(m) 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1
Βιβλιοθήκη Baidu101
5
第二节光学分析法分类
光谱分析法是基于检测能量（电磁 辐射）作用于待测物质后产生的辐射信 号或所引起的变化的分析方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电 波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物 质相互作用的方式有发射、吸收、反射、 折射、散射、干涉、衍射、偏振等。
4 电磁波谱及分析方法
电磁波谱区域
200 nm
800 nm
波数 108 107 106 105 104 103 102 101 1
(cm-1)
10-1 10-2 10-3
-射线
核跃 迁
X– 射线
内层 电子 跃迁
紫外
近 紫可 外见
近 红 外
中红 外
远红外
顺磁共 振
光
共价电子跃迁
红外波分段子
振动
微波波分段子
根据发射光谱所在的光谱区和激发方
法不同，发射光谱法分为： ❖1. 射线光谱法
天然或人工放射性物质的原子核在衰变
的过程中发射和粒子后，往往使自身的 核激发，然后该核通过发射射线回到基 态。测量这种特征射线的能量（或波 长），可以进行定性分析，测量射线的 强度，可以进行定量分析。
❖7. 化学发光分析法
由化学反应 提供足够的能量，使其中一
种反应的分子的电子被激发，形成激发态分 子。激发态分子跃回基态时，就发出一定波 长的光。其发光强度随时间变化，并可得到 较强的发光（峰值）。
在合适的条件下，峰值与被分析物浓度
成线性关系，可用于定量分析。
由于化学发光反应类型不同，发射光谱 范围为400 - 1400nm。
❖2. X射线荧光分析法
原子受高能辐射激发，其内层电子能 级跃迁，即发射出特征X射线，称为X射线
荧光。用X射线管发生的一次X射线来激发 X射线荧光是最常用的方法。测量X射线的 能量（或波长）可以进行定性分析，测量 其强度可以进行定量分析。
❖3. 原子发射光谱分析法
用火焰、电弧、等离子炬等作为激
发源，使气态原子或离子的外层电子
二、吸收光谱法
当物质所吸收的电磁辐射能与该物 质的原子核、原子或分子的两个能级间
跃迁所需的能量满足△E = hv的关系时，
将产生吸收光谱。
M + hv M*
吸收光谱法可分为：
2 波动性可用下面的波参数来描述
周期T （s）
频率 （s-1=Hz） =1/ T
波长 厘米 微米 纳米 埃
cm m nm
Å
10-2 m 10-6 m 10-9 m 10-10m
波数 （cm-1） 称为开瑟(Kayser, K表示)=1/
传播速率
3
第2章 光学分析法导论
3 粒子性及普朗克关系式
☆ 粒子性
发射的波长在紫外和可见光区。在与激发光
源成一定角度（通常为90）的方向测量荧光 的强度，可以进行定量分析。
❖5. 分子荧光分析法
某些物质被紫外光照射后，物质 分子吸收了辐射而成为激发态分子，
然后回到基态的过程中发射出比入射 波长更长的荧光。测量荧光的强度进 行分析的方法称为荧光分析法。波长 在光学光谱区。
❖6. 分子磷光分析法
物质吸收光能后，基态分子中的一个 电子被激发跃迁至第一激发单重态轨道， 由第一激发单重态的最低能级，经系统间 交叉跃迁至第一激发三重态（系间窜跃）， 并经过振动弛豫至最低振动能级，因此， 由此激发态跃迁回至基态时，便发射磷光。
根据磷光强度进行分析的方法成为磷
光分析法。它主要用于环境分析、药物研 究等方面的有机化合物的测定。
受激发发射特征光学光谱，利用这种光 谱进行分析的方法叫做原子发射光谱分 析法。波长范围在190 - 900nm，可用 于定性和定量分析。
❖4. 原子荧光分析法
气态自由原子吸收特征波长的辐射后，
原子的外层电子从基态或低能态跃迁到较高
能态，约经10-8 s，又跃迁至基态或低能态， 同时发射出与原激发波长相同（共振荧光） 或不同的辐射（非共振荧光），称为原子荧 光。
不连续的能量微粒——光子（光量子）
能量
1 eV=1.6021892×10-19 J
或 1J=6.241×1018eV
☆ 普朗克(Prank)关系式
波动性——粒子性之间的“桥”
E = h = hc /
普朗克常数 (6.62559 ± 0.00015)×10-34焦耳秒(Js)
4
第2章 光学分析法导论
非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁， 电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些 物理性质。
属于这类分析方法的有折射法、偏振 法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法 和圆二向色性法等。
本章主要介绍光谱法。如 果按照电磁辐射和物质相互作 用的结果，可以产生发射、吸 收和散射三种类型的光谱。
一、发射光谱法
物质通过电致激发、热致激发或光 致激发等激发过程获得能量，变为激发 态原子或分子M* ，当从激发态过渡到 低能态或基态时产生发射光谱。
光谱分析法导论优秀课件
1
第2章 光学分析法导论
2-1 电磁辐射的基本特征
1 什么叫电磁波？
一种以巨大速度通过空间，不需要以任何物质作为传 播媒介的能量形式，称为电磁波。
在整个电磁辐射范围内，按波长或频率的大小顺序排 列起来，即为电磁波谱
电磁波的二重性：波动性和粒子性
2
第12章 光学分析法导论
12-1 电磁辐射的基本特征
光谱分析法可分为光谱法和非 光谱法两大类。
光谱法是基于物质与辐射能作 用时，测量由物质内部发生量子化 的能级之间的跃迁而产生的发射、 吸收或散射辐射的波长和强度进行 分析的方法。
光谱法可分为原子光谱法和分子 光谱法。
原子光谱法是由原子外层或内层 电子能级的变化产生的，它的表现形 式为线光谱。
属于这类分析方法的有原子发射 光谱法（AES）、原子吸收光谱法 （AAS），原子荧光光谱法（AFS）以 及X射线荧光光谱法（XFS）等。
分子光谱法是由 分子中电子能 级、振动和转动能级 的变化产生的， 表现形式为带光谱。
属于这类分析方法的有紫外-可 见分光光度法（UV-Vis），红外光 谱法（IR），分子荧光光谱法（MFS） 和分子磷光光谱法（MPS）等。
非光谱法是基于物质与辐射相互作用 时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、 干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。
转动
核 磁 共 振
射磁场频中波自段旋
取向
波长
(m) 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1
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第二节光学分析法分类
光谱分析法是基于检测能量（电磁 辐射）作用于待测物质后产生的辐射信 号或所引起的变化的分析方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电 波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物 质相互作用的方式有发射、吸收、反射、 折射、散射、干涉、衍射、偏振等。
4 电磁波谱及分析方法
电磁波谱区域
200 nm
800 nm
波数 108 107 106 105 104 103 102 101 1
(cm-1)
10-1 10-2 10-3
-射线
核跃 迁
X– 射线
内层 电子 跃迁
紫外
近 紫可 外见
近 红 外
中红 外
远红外
顺磁共 振
光
共价电子跃迁
红外波分段子
振动
微波波分段子