光谱分析法导论11
兰州大学 仪器分析习题要点讲解
PJ 2 1 Po 2
所以： N N o Jex p 1.35 .8 1 1 1 0 1 2 3 0 1 392 7 13 .21 0 5
（2）同样，当温度为9000℃时，
N N o J ex p 1.35 .8 1 1 1 0 1 2 3 0 1 992 7 13 .81 0 2
解：（1）由：N NJ0 PPJ0 expEkJT
EJ
hc
，参照p39-图31，P=2J+1
前式中EJ应该是4s → 3p跃迁和3p → 3s跃迁的能量之和。所以
E J h 1 h 2 c 6 c . 6 1 2 3 0 3 4 . 0 1 8 0 11 1 9 3 0 51 9 8 1 9 9 0 5 . 1 0 1 1 1 J 0 9
解：(1) 1.2102～1.2105eV (2)1.6～1.2102eV (3)1.0～20.7 eV
(4)5102～1.0 eV (5) 5103～ 5102 eV
答案不一致的原因 是原题没有给出波 长范围！解题思路 是：E=hv
3
3．比较光栅和棱镜分光的优缺点
解：
(1)光栅光谱是均匀排列的，而棱镜光谱为非均匀光谱； (2)光谱排列顺序不同，光栅光谱是由紫到红，棱镜光
谱是由红到紫； (3)光栅光谱有谱级的重叠现象，而棱镜光谱却没有； (4)光栅光谱适用范围大，几个nm～100μm，棱镜光
谱 适用范围小，120nm～60μm
4
4．某种玻璃的折射率为1.7000，求光在此玻璃介质中的传播 速度.
解： nv1 310101.7000
v2
v2
v2vn13 1. 7101000 10 .7 6110c0m/s
Mg+：Mg 2852Å
第二章 光谱分析法导论
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分子发射
分子发射与分子外层的电子能级、振动能级和转动能 级相关。因此分子发射光谱较原子发射光谱复杂。 为了保持分子的形态，分子的激发不能采用电、热等 极端方式，而采用光激发或化学能激发。 分子发射的电磁辐射基本处于紫外、可见和红外光区 。因此分子主要发射紫外、可见电磁辐射，据此建立 了荧光光谱法、磷光光谱法和化学发光光谱法。 与分子吸收光谱一样，由于相邻两个转动能级之间的 能量差很小，因此由相邻两个转动能级跃迁回同一较 低能级的两个跃迁的能量差也很小，故发射过程所发 射的两个辐射的频率或波长很接近，通常的检测系统 很难分辨出来。而分子能量相近的振动能级又很多， 因此表观上分子发射表现为对特定波长段电磁辐射的27 发射，光谱上表现为连续光谱。
E=（n+1）hv
hv
E=nhv
能量降低
发射(Emission)
物质受到激发而跃迁
到激发态后，由激发态跃迁回到基态时以辐
射的方式释放能量。
能量：光、电、热、化学能等
M → M
M→ M+h
24
发射跃迁可以理解为吸收跃迁相反的过程。由于原子 、分子和离子的基态最稳定，，所以发射跃迁涉及的 是从较高能态向基态的跃迁。 可以通过实验得到发射强度对波长或频率的函数图， 即发射光谱图。 通常情况下，分子、原子和离子处于基态，因此要产 生发射，必须使分子、原子和离子处于激发态，这个 过程称为激发。 激发可以通过提供不同不同形式的能量来实现。包括 三种：1.热能。将试样置于高压交流火花、电弧、火 焰、高温炉体之中，物质以原子、离子形式存在，可 获取热能而处于激发态，并产生紫外、可见或红外辐 射；2.电磁辐射。即用光辐射作用于分子或原子，使 之产生吸收跃迁，并发射分子荧光、分子磷光或原子 荧光；3.化学能。即通过放热的化学反应是反应物或 产物获取化学能而被激发，并产生化学发光。
光谱分析
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四、紫外-可见分光光度计性能指标与评价
(一)波长准确度和波长重复性 (二)光度准确度
（三）光度重复性
(四)光度线性范围
(五)单色器分辨率
(六)光谱带宽 (七)杂散光 （八）噪声 (九)基线稳定度
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(一)波长准确度和波长重复性
• 波长准确度是指仪器波长指示器上所示波长值与仪器此时
无 线 电 波
可
见
光
14
紫外-可见分光光度计：工作波段在200nm～
800nm的分光光度计。其中：
200nm～400nm为紫外光区。
400nm～800nm为可见光区。
属于分子吸收光谱仪。
15
721 可见分光光度计
16
722系列 可见分光光度计
17
722N型分光光度计
18
SP-756P紫外可见分光光度计
45
（三）吸收池的影响
透光面被污染上油污、指纹、沉淀，吸收池与光路不垂
• 由于吸收池的质量不好或使用保管不善，吸收池不配套，
直等原因都可影响捡测结果的准确性。
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（四）电压、检测器负高压波动的影响
• 如果仪器电源电压波动过大，超过了仪器的稳压范围或 稳压器质量不好，都可引起光源电压、检测器负高压波 动，造成光源光强波动和检测器噪声增大，使检测结果 准确度降低。
• 在高吸收时，0%线的平直度对读数的影响大；在低吸收时，
发生变化，给定性分析造成困难。
41
五、紫外-可见分光光度计常见故障及排除方法
• 分光光度计常见故障包括光路、电路故障。根据故障不
同应采取不同的排除措施。接通电源后，指示灯不亮， 仪器不工作，可能是电路故障；读数表不能调零（即0 ％T）和不能置100％T则可能是光路故障或微电流放大 器损坏。需根据具体情况采取不同的处理方法。
光谱分析法导论
分子散射
拉曼散射（λ散≠ λ入 ） （粒子直径小于入射光波长） I（散射光强）∝ν4∝1/λ4
2.1.4.4 折射与反射（Refraction and Reflection） 折射率 n=c/ν 相对折射率
sin i V1 n2 n2.1 sin r V2 n1
棱镜的分光作用
图2-10 光的反射与折射示意图
一种有效的结构分析手段
2.2.2.3 基于原子内层电子能级跃迁的光谱法 与原子内层电子能级跃迁相关的光谱法 为X射线分析法，它是基于高能电子的减速 运动或原子内层电子跃迁所产生的短波电磁 辐射所建立的分析方法，包括X射线荧光法、 X射线吸收法。
2.2.2.4 基于原子核能级跃迁的光谱法 基于原子核能级跃迁的光谱法为核磁共 振波谱法。在强磁场作用下，核自旋磁矩与 外磁场相互作用分裂为能量不同的核磁能级， 核磁能级之间的跃迁吸收或发射射频区的电 磁波。
图2-2 原子吸收跃迁示意图
2. 分子吸收 特点： 分子能级的复杂性 连续光谱 紫外-可见（电子能级跃迁）和红外光谱 （振转能级跃迁）
分子总能量：
Ｅ分子＝Ｅ电子＋Ｅ振动
＋Ｅ转动
图2-3 电子能级吸收跃迁示意图
图2-4 分子振动能级吸收跃迁示意图
3. 磁场诱导吸收 将某些元素原子放入磁场，其电子和 核受到强磁场的作用后，具有磁性质的简 并能级将发生分裂，并产生具有微小能量 差的不同量子化的能级，进而可以吸收低 频率的电磁辐射。
第2章 光谱分析法导论 （Introduction to spectral analysis）
光分析法基础： 能量作用于待测物质后产生光辐射，该能量 形式可以是光辐射和其他辐射能量形式，也 可以是声、电、磁或热等能量形式； 光辐射作用于待测物质后发生某种变化，这 种变化可以是待测物质物理化学特性的改变， 也可以是光辐射光学特性的改变。
光谱分析法导论题库
光谱分析法导论1．在下列激发光源中,何种光源要求试样制成溶液？( 1 )(1)火焰(2)交流电弧(3)激光微探针(4)辉光放电2．发射光谱法用的摄谱仪与原子荧光分光光度计相同的部件是( 3 )(1)光源(2)原子化器(3)单色器(4)检测器3．在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是( 3 )(1)原子光谱(2)分子光谱(3)可见分子光谱(4)红外光谱可见光源通常使用钨灯5. 原子光谱(发射、吸收与荧光)三种分析方法中均很严重的干扰因素是( 2 )(1)谱线干扰(2)背景干扰(3)杂散干扰(4)化学干扰6. 三种原子光谱(发射、吸收与荧光)分析法在应用方面的主要共同点为( 2 )(1)精密度高,检出限低(2)用于测定无机元素(3)线性范围宽(4)多元素同时测定7. __紫外__和__可见_辐射可使原子外层电子发生跃迁.原子发射光谱法1. 几种常用光源中，产生自吸现象最小的是( 2 )(1) 交流电弧(2) 等离子体光源（即为ICP）(3) 直流电弧(4) 火花光源2. 闪耀光栅的特点之一是要使入射角α、衍射角β和闪耀角θ之间满足下列条件( 4 )(1) α=β(2) α=θ(3) β=θ(4) α=β=θ3. 当不考虑光源的影响时，下列元素中发射光谱谱线最为复杂的是( 4 ) (1) K (2) Ca (3) Zn (4) Fe所以选择铁谱作为标准4. 矿物中微量Ag、Cu的发射光谱定性分析应采用的光源是(1) I CP光源(2) 直流电弧光源(3) 低压交流电弧光源(4) 高压火花光源直流电弧光源用于矿石难溶物中低含量组分的定量测定5. 下列哪种仪器可用于合金的定性、半定量全分析测定(1)极谱仪(2)折光仪(3)原子发射光谱仪(4)红外光谱仪(5)电子显微镜6. 发射光谱摄谱仪的检测器是( )(1) 暗箱(2) 感光板(3) 硒光电池(4) 光电倍增管7. 对原子发射光谱法比对原子荧光光谱法影响更严重的因素是( )(1) 粒子的浓度(2) 杂散光(3) 化学干扰(4) 光谱线干扰8. 原子发射光谱激发源的作用是提供足够的能量使试样____蒸发________ 和__激发__。
光谱分析法导论
⑵ 分子吸收 分子、甚至是双原子分子的光谱，要比原子光谱
复杂得多。这是由于分子所具有的能级数目比原子的 能级数目要多得多。
分子总能量
Ee 电子能量 Ev 振动能量 Er 转动能量
E=Ee+Ev+Er 1～20eV 1～0.05eV 0.05 ～0.005eV
入射的电磁波和物质的原子或分子相互作用，电
磁波的能量正好等于物质的基态和激发态之间的能量
差时,就会产生吸收光谱。
M+hv = M* hv = E1 - E0 利用物质的特征吸收光谱进行分析的方法称为吸收
光谱法。
吸收光谱法包括：原子吸收、分子吸收、磁场的 诱导吸收和弛豫过程。
⑴ 原子吸收 气态原子对特征辐射光波的吸收，其光波能量正
场的作用后，它们的磁性质会产生附加的量子化能级 。这种诱导能态间的能量差很小，它们的跃迁仅通过 吸收低频区的辐射来实现的。研究的方法是核磁共振 波谱（NMR）和顺磁共振波普法（ESR）
⑷ 弛豫过程 通过吸收辐射而被激发的原子或分子处在高能态
的寿命很短，它们要通过不同的弛豫过程返回基态。 ① 非辐射弛豫：通过与其它分子的碰撞将激发能转 变为动能，结果使体系的温度有微小的升高。 ② 荧光和磷光弛豫：原子或分子吸收电磁辐射后激 发至激发态，当返回基态时，以辐射能的形式释放能 量。荧光产生比磷光（亚稳态）迅速。 ③ 共振荧光：发射辐射的频率与用来激发的辐射的 频率完全相同的过程。
是与酶反应，可用于分析葡萄糖、乳酸、氨基酸等。
通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定
性和定量分析的方法称为发射光谱分析法。
武汉大学化学系仪器分析课后习题答案
光谱分析导论习题解答1、解：（1）72101067.6101050.111⨯=⨯⨯==-λσ（2）14981047.4107.670/100.3/⨯=⨯⨯==-λνc（3）303010103300/1192=⨯⨯==-σλ（4）80.1)10602.1(1095.6889100.310626.6/1910834=⨯÷⨯⨯⨯⨯===---λνhc h E2、解：由计算公式λν/hc h E ==以及各能级跃迁所处的波长范围可得能量范围分别如下：跃迁类型 波长范围 能量范围/eV 原子内层电子跃迁 10-3nm ~10nm 1.26⨯106~1.2⨯102原子外层电子跃迁 200nm ~750nm 6~1.7 分子的电子跃迁 200nm ~750nm 6~1.7 分子振动能级的跃迁 2.5μm ~50μm 0.5~0.02 分子转动能级的跃迁50μm ~100cm2⨯10-2~4⨯10-7由上表可以看出分子电子能级跃迁1~20eV 分子振动能级跃迁0.05~1eV 分子转动能级跃迁<0.05eV ，其电子光谱，振动光谱以及转动光谱所对应的波长范围分别在紫外-可见区，红外区和远红外微波区。
3、解：棱镜的分光原理是光折射。
由于不同波长的光有其不同的折射率，据此能把不同波长的光分开。
光栅的分光原理是光的衍射与干涉的总效果。
不同波长的光通过光栅作用各有相应的衍射角，据此把不同波长的光分开。
光栅光谱棱镜光谱Sin φ与波长成正比，所以光栅光谱是一个均匀排列的光谱色散率与波长有关，为非均匀排列的光谱 光的波长越短则衍射角越小，因此其谱线从紫到红排列波长越短，其偏向角越大，因此其谱线从红到紫排列复合光通过光栅后，中央条纹（或零级条纹）为白色条纹，在中央条纹两边，对称排列着一级、二级等光谱，由于谱线间距离随光谱级数的增加而增加，出现谱级重叠现象没有谱级重叠现象光栅适用的波长范围比棱镜宽4、解：v cn r i ==θθsin sin ，式中n 为折射率，i θ为入射角，r θ为折射角，c 为光速，v 为玻璃介质中的传播速度。
《光谱分析导论》PPT课件
2. 联用技术
电感耦合高频等离子体（ICP）—质谱 激光质谱：灵敏度达10-20 g
3. 新材料
光导纤维传导，损耗少；抗干扰能力强；
2020/11/28
《仪器分析》
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4. 交叉
电致发光分析；光导纤维电化学传感器
5. 检测器的发展
电荷耦合阵列检测器光谱范围宽、量子效率高、线性范围 宽、多道同时数据采集、三维谱图，将取代光电倍增管；
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内量子数 ：
内量子数J取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和：
J = (L + S)， (L + S － 1)，······， (L － S)
若 L ≥ S ； 其数值共(2 S +1)个；
若 L ＜ S ； 其数值共(2 L +1)个；
例：L=2，S=1，则 J 有三个值，J = 3，2，1；
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三个基本过程：
（1）能源提供能量； （2）能量与被测物之间的相互作用； （3）产生信号。
基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离（不同于色谱分析）； （3）涉及大量光学元器件。
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《仪器分析》
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二、电磁辐射的基本性质
波数 cm-1
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《仪器分析》
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电子能级跃迁的选择定则
根据量子力学原理，电子的跃迁不能在任意两个能级之 间进行；必须遵循一定的“选择定则”： （1）主量子数的变化 Δn为整数，包括零； （2）总角量子数的变化ΔL = ± 1； （3）内量子数的变化ΔJ =0， ± 1；但是当J =0时， ΔJ =0的 跃迁被禁阻； （4）总自旋量子数的变化ΔS =0 ，即不同多重性状态之间的 跃迁被禁阻；(基态与激发态中电子的自旋方向相同）
第四章 光谱分析法导论
22:51
1
第四章 光谱分析法导论
Basic of Spectrometry analysis
光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射 与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。
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，而不只局限于光学光谱区。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。
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辐射的速度、频率和波长之间的关系
c =λ
注意： 辐射的频率只决定于辐射源，与介质无关 。 在真空中，辐射的传播速度与频率无关， 且有它们的最大值。
c 3×1010 cm·s-1
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10
波数的定义
有时用波数来描述电磁辐射，波数的定 义是每厘米内该波的振动次数。
=104/λ(μm)=107/λ(nm)
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40
2.光栅 光栅由玻璃片或金属片制成，其上准确地 刻有大量宽度和距离都相等的平行线条（刻 痕），可近似地将它看成一系列等宽度和等 距离的透光狭缝。
光栅光谱的产生是多狭缝干涉和单狭缝衍 射两者联合作用的结果。
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41
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42
右图为平面反射 光栅的一段垂直于刻线 的截面。
它的色散作用可用光 栅公式表示
核磁共振波谱法 质谱法
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4
非光谱法是基于辐射能与物质相互作用时， 不包含物质能级之间的跃迁，电磁辐射只改 变了传播方向或某些物理性质，如折射、偏 振等。
X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等。
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第一节 电磁辐射的波动性
电磁辐射在传播时表现出波的性质，如反射、 折射、衍射、干涉和散射等。
光谱分析方法
光谱分析方法光谱分析是一种通过分析物质吸收、发射或散射光的波长和强度来确定物质成分和结构的方法。
它是一种非常重要的分析技术，广泛应用于化学、生物、环境和材料等领域。
在光谱分析中，常用的方法包括紫外可见光谱、红外光谱、拉曼光谱、质谱等。
下面将分别介绍这些光谱分析方法的原理和应用。
紫外可见光谱是通过测量样品对紫外可见光的吸收来确定样品的成分和浓度。
紫外可见光谱广泛应用于有机化合物、药物、食品和环境监测等领域。
其原理是物质分子在吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，从而产生吸收峰。
根据吸收峰的位置和强度，可以确定物质的结构和浓度。
红外光谱是通过测量样品对红外光的吸收来确定样品的成分和结构。
红外光谱广泛应用于有机化合物、聚合物、药物和生物分子等领域。
其原理是物质分子在吸收红外光后，分子振动和转动产生特定的吸收峰。
根据吸收峰的位置和强度，可以确定物质的结构和功能基团。
拉曼光谱是通过测量样品对激光光的散射来确定样品的成分和结构。
拉曼光谱广泛应用于无机化合物、材料和生物分子等领域。
其原理是激光光与样品发生相互作用后，产生拉曼散射光，其频率和强度与样品的分子振动和转动有关。
根据拉曼光谱的特征峰，可以确定物质的结构和晶体形态。
质谱是通过测量样品离子的质量和丰度来确定样品的成分和结构。
质谱广泛应用于有机化合物、生物分子和环境样品等领域。
其原理是样品分子经过电离后，产生离子，经过质谱仪的分析，可以得到样品分子的质量和丰度信息。
根据质谱图谱的特征峰，可以确定物质的分子量和结构。
综上所述，光谱分析方法是一种非常重要的分析技术，它可以通过测量样品对光的吸收、发射或散射来确定样品的成分和结构。
不同的光谱分析方法具有不同的原理和应用领域，可以相互补充和验证，为科学研究和工程应用提供了重要的手段。
希望本文对光谱分析方法有所帮助，谢谢阅读！。
光谱分析导论
（1) 平面光栅公式
d (sin sin ) n
n—(级数) 0,±1,±2,… φ--为入射角 d --为光栅常数（相邻刻线间的距离）--为衍射角 入射角规定为正值，若衍射角和入射角在光栅 平面法线的同侧，衍射角取正值，异侧取负值。
当一束平行的复合光以一定的入射角照射光栅
平面时，对于给定的光谱级次，衍射角随波长的增
b 光谱通带W
光谱通带：选定狭缝宽度时，通过狭缝的波长范围。
W (A) D (A/ mm) S (μm) 10-3
0 1 0
D-1:倒线色散率； W :光谱通带； S :狭缝宽度。
当单色仪的色散率固定时，光谱通带将随狭缝宽度
变化，而影响单色器的分辨能力。
c
狭缝宽度的选择原则
率，减少其它谱线的干扰，提高选择性；
4.衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
§2 电磁辐射的量子力学性质
一. 电磁辐射的微粒性
光电效应 康普敦效应 黑体辐射
光的粒子性主要表现为光的能量不是均匀连续分布在 它传播的空间，而是集中在光子的微粒上。
E --光子的能量 J Hz cm 2.99791010 cm.s-1
hc E h λ
定性分析：选择较窄的狭缝宽度—提高分辨 定量分析：选择较宽的狭缝宽度—增加狭缝
的亮度，提高分析的灵敏度；
根据样品性质和分析要求确定狭缝宽度。并
通过条件优化确定最佳狭缝宽度。
与发射光谱分析相比，原子吸收光谱因谱线
数少，可采用较宽的狭缝。但当背景大时， 可适当减小缝宽。
三. 试样容器
光源与试样相互作用的场所 1 吸收池 紫外-可见分光光度法：(石英)比色皿 红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成透明片 2 特殊装置 原子吸收分光光度法：雾化器中雾化，在火焰中， 元素由离子态→原子； 原子发射光谱分析：试样喷入火焰；
武汉大学《分析化学》第5版下册笔记和课后习题含考研真题详解(光谱分析法导论)【圣才出品】
武汉大学《分析化学》第5版下册笔记和课后习题含考研真题详解第2章光谱分析法导论2.1复习笔记一、概述1．光分析法的基础（1）能量作用于待测物质后产生光辐射；（2）光辐射作用于待测物质后发生某种变化。
2．光分析法的三个主要过程（1）能源提供能量；（2）能量与被测物质相互作用；（3）产生被检测的信号。
二、电磁辐射的性质1．电磁辐射的波动性（1）电磁辐射的波动性的现实表现光的折射、衍射、偏振和干涉。
（2）电磁辐射的传播电磁辐射在真空中的传播速率等于光速c（c等于2.998×108m/s），即=c波长的单位常用纳米（nm）或微米（μm）表示；频率常用单位赫兹（Hz）表示；波长的倒数σ称为波数，常用单位cm－1。
2．电磁辐射的微粒性（1）电磁辐射能量与波长的关系=Eνσ=h=hc hc（2）电磁辐射动量与波长的关系νλp=h=h（3）电磁辐射的微粒性的现实表现包括：①光的吸收、发射；②光电效应。
3．电磁辐射与物质的相互作用（1）吸收当电磁波作用于固体、液体和气体物质时，若电磁波的能量正好等于物质某两个能级之间的能量差时，电磁辐射就可能被物质所吸收，此时电磁辐射能被转移到组成物质的原子或分子上，原子或分子从较低能态吸收电磁辐射而被激发到较高能态或激发态。
（2）发射当原子、分子和离子等处于较高能态时，可以以光子形式释放多余的能量而回到较低能态，同时产生电磁辐射，这一过程称为发射跃迁。
（3）散射当按一定方向传播的光子与其他粒子碰撞时，会改变其传播方向，而且方向的改变在宏观上具有不确定性，这种现象称为光的散射。
（4）折射和反射当光作用于两种物质的界面时，将发生折射和反射现象。
①光的折射是由于光在两种不同折射率的介质中传播速率不同而引起的。
②当光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，称为光的反射。
（5）干涉和衍射①当频率相同、振动相同、相位相等或相差保持恒定的波源所发射的相干波互相叠加时，会产生波的干涉现象。
下册24910131415161819章《分析化学》武汉大学等编(第五版)作业参考答案
《仪器分析》作业参考答案第2章 光谱分析法导论2-1 光谱仪一般由几部分组成？它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）稳定的光源系统—提供足够的能量使试样蒸发、原子化、激发，产生光谱； （2）试样引入系统（3）波长选择系统（单色器、滤光片）—将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带； （4）检测系统—是将光辐射信号转换为可量化输出的信号； （5）信号处理或读出系统—在显示器上显示转化信号。
2-2 单色器由几部分组成，它们的作用分别是什么？ 参考答案：（1）入射狭缝—限制杂散光进入；（2）准直装置—使光束成平行光线传播，常采用透镜或反射镜； （3）色散装置—将复合光分解为单色光；（4）聚焦透镜或凹面反射镜—使单色光在单色器的出口曲面上成像； （5）出射狭缝—将额定波长范围的光射出单色器。
2-5 对下列单位进行换算：（1）150pm Z 射线的波数（cm －1） （2）Li 的670.7nm 谱线的频率（Hz ）（3）3300 cm －1波数对应的波长（nm ） （4）Na 的588.995nm 谱线相应的能量（eV ） 参考答案：（1）171101067.61015011---⨯=⨯==cm cm λσ （2）)(1047.4)(107.670100.314710Hz Hz c⨯=⨯⨯==-λν （3）)(3030)(1003.3)(3300114nm cm cm =⨯===-νλ （4）)(1.2)(10602.110995.588100.310625.6199834eV eV ch E =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---λ 2-6 下列种类型跃迁所涉及的能量（eV ）范围各是多少？（1）原子内层电子跃迁； （4）分子振动能级跃迁； （2）原子外层电子跃迁； （5）分子转动能级跃迁； （3）分子的电子跃迁 参考答案跃迁类型 波长范围 能量范围/eV 原子内层电子跃迁 10－1 ～ 10nm 1.26×106 ～1.2×102原子外层电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子的电子跃迁 200 ～ 750nm 6～1.7 分子振动能级跃迁 0.75 ～ 50μm 1.7～0.02 分子转动能级跃迁50 ～ 1000μm2×10－2～4×10－7第10章 吸光光度法（上册）2、某试液用2cm 吸收池测量时，T=60%。
《光谱分析导论》课件
目录
• 光谱分析的基本概念 • 光谱分析技术 • 光谱分析的应用 • 光谱分析仪器 • 光谱分析的未来发展
01 光谱分析的基本概念
光谱分析的定义
总结词
光谱分析是一种基于物质与光相互作用的测量技术，通过测量物质发射或吸收 的光谱来分析其组成和性质。
详细描述
光谱分析是一种通过测量物质与光相互作用的特性来分析物质组成和性质的方 法。它利用物质吸收、发射或散射光的特性，通过测量光谱线及其强度来推断 物质的结构、组成和状态。
光谱分析的分类
总结词
光谱分析可以根据不同的分类标准进行分类，如光谱 的来源、光谱的测量方式、光谱的波长范围等。
详细描述
光谱分析可以根据不同的分类标准进行分类。根据光 谱的来源，可以分为发射光谱和吸收光谱；根据光谱 的测量方式，可以分为原子光谱和分子光谱；根据光 谱的波长范围，可以分为可见光谱、紫外光谱、红外 光谱、X射线光谱等。这些分类方法在特定的应用场 景中具有不同的优缺点，选择合适的分类方法对于获 得准确的分析结果至关重要。
光谱分析的原理
总结词
光谱分析的原理基于物质与光的相互作用，通过测量光谱线的波长、强度物质与光之间的相互作用，当光照射到物质上时，物质会吸收特定波长的光， 从而改变光的能量分布。通过测量光谱线的波长、强度和形状，可以推断出物质的成分、结构和性质 等信息。
05 光谱分析的未来发展
高分辨光谱技术
总结词
高分辨光谱技术是光谱分析的重要发展方向，能够提供更精确、更全面的物质成分信息。
详细描述
高分辨光谱技术利用高精度的光谱仪和先进的光源，能够获得更精细的光谱细节，从而更准确地解析 物质成分和结构。这种技术对于研究复杂分子结构和化学反应机制具有重要意义，有助于推动科学研 究和工业生产的发展。
分析化学第五版下册光谱分析部分习题参考答案
3-8 因为试样只能被载气带入 ICP 光源中， 而不能直接引入 ICP 光源中，所以固体试样和液体试 样都在引入 ICP 光源前必须转化为气态或气溶胶状态。因此试样引入 ICP 光源的主要方式有： 雾化进样（包括气动雾化和超声雾化进样）、电热蒸发进样、激光或电弧和火花熔融进样，对 于特定元素还可以采用氢化物发生法进样。其中，以气动雾化方式最为常用。
2-10 原子光谱是由原子外层电子在不同电子能级之间跃迁产生的， 而不同电子能级之间的能量差 较大，因此在不同电子能级之间跃迁产生的光谱的波长差异较大，能够被仪器分辨，所以显现 线光谱；分子光谱的产生既包括分子中价电子在不同电子能级之间跃迁，也包括分子中振动能 级和转动能级的跃迁，而振动能级和转动能级之间的能量差较小，在这些能级之间跃迁产生的 光谱的波长非常接近，不能被仪器所分辨，所以显现为带光谱。
分析化学第五版下册部分作业题参考答案
第一章
1-2 1、主要区别：（1）化学分析是利用物质的化学性质进行分析；仪器分析是利用物质的物 理或物理化学性质进行分析；（2）化学分析不需要特殊的仪器设备；仪器分析需要特殊的仪器 设备； （3）化学分析只能用于组分的定量或定性分析；仪器分析还能用于组分的结构分析； （3） 化学分析灵敏度低、选择性差，但测量准确度高，适合于常量组分分析；仪器分析灵敏度高、 选择性好，但测量准确度稍差，适合于微量、痕量及超痕量组分的分析。 2、共同点：都是进行组分测量的手段，是分析化学的组成部分。
第四章 原子吸收与原子荧光光谱法部分习题答案
4-1 因为原子处于基态与激发态之间的数目满足波尔兹曼分布定律，即：
E
Ni g i i e kT N0 g0
式中，Ni 和 N0 分别表示激发态与基态上的原子数目，gi 和 g0 分别表示激发态与基态的统计 权重，即该能态所有光谱支项的 2J+1 之和， g 因为 Mg 的基态 31S0 的 g 0
第2章 光谱分析法导论
（3）基于上述两点，光学分析法的应用非常广泛。
线光谱
带光谱
三、电磁辐射的发射（emission）
3、连续光谱(continum spectra):
固体被加热到炽热状态时，无数原子和分子的运动或振动 所产生的热辐射称为 连续光谱，也称黑体辐射（blackbody radiation）。
通常产生背景干扰。温度越高，辐射越强，而且短波长的 辐射强度增加得最快！
6×1014~ 2 2.5 × 106~ 莫斯鲍尔光谱法
×1012
8.3×103
X 射线 10-3~10nm
3 × 1014~ 1．2×106 ~ X 射线吸收法
3×1010
1.2×102
X 射线荧光法
紫外光 10~400nm 可见光 400~750nm
3 × 1010 ~ 125~3.1 7.5×108
六、以电磁辐射为基础的常用光谱方法
波谱区 近红外光 中红外光 远红外光
微波
射频
波长 0.75~2.5m 2.5~50m 50~1990m 0.1~100cm 1~100 m
跃迁类型
分子振动
分子转动 电子、核自旋
近红外光谱区:配位化学的研究对象
红外吸收光谱法:红外光分子吸收
远红外光谱区
电子自旋共振波谱法:微波分子未成对电子吸收
核磁共振波谱法:射频原子核自旋吸收
Small balls on the surface of Mars: The constituents of small balls was proved to be FeS2 by using Musbal Spectrometry （莫斯鲍尔光谱法）
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光谱分析法的分类有多种分类方 法，课本的表4-1给出了常见光谱分 析法及特点。
下面是一种较全面的光学分析法 的分类方法
光学分析法分类 1，光谱法 2，非光谱法
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。
第一节 电磁辐射的性质
波粒二象性
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为 光速）传播的能量；
c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ c：光速；λ：波长；ν：频率；σ：波数 ； E ：能量； h：普朗克常数
电磁辐射具有波动性和微粒性；
电磁辐射与物质相互作用 1，吸收 2，发射
原子发射 分子发射
非光谱法是基于物质与辐射能作用时，测 量辐射的某些性质，如能折射、散射、干 涉、衍射和偏振等变化的分析方法。
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。
光学分析法可以分为 1，光谱法 1）原子光谱法
2）分子光谱法 2，非光谱法
光学分析法
1，光谱法 1）原子光谱法 A,原子发射光谱法（AES）
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可可共 收见见振
光谱分析法
紫红分分核化 外外子子磁学 可可荧磷共发 见见光光振光
分子光谱法
发射光谱法
原原分分 X 化
子子子子 射 学
发
荧
荧
磷
线 荧
发
射光光光 光 光
原子光谱是由原子外层或内层电子能 级的变化产生的，它表现形式为线光谱。
分子光谱（带状光谱）：
基于分子中电子能级、振-转能级跃迁； 紫外光谱法（UV）； 红外光谱法（IR）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）；
非光谱法：
不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向 等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等；
非光谱分析法
非光谱法——指不涉及能级跃迁，电磁 辐射与物质相互作用时，仅改变传播方向
等物理性质的一类光学分析方法，如偏振法、 干涉法、旋光法等。
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，而不只局 限于光学光谱区。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。
第二章 光谱分析法导论
分子光谱在辐射能作用下，
分子内能级间的跃迁产生的光谱 称为分子光谱。 分子和原子一样 有它的特征分子能级。分子内部 运动分为价电子运动，分子内原 子在其平衡位置附近的振动和分 子本身绕其重心的转动。因此， 分子具有电子能级、振功能级和 转动能级。
因涉及的能级变化比较发杂。 分子光谱表现为复杂的带光谱。
光学分析法
1，光谱法 1）原子光谱法
2）分子光谱法
2，非光谱法 A,折射法
B、偏振法 C、光散射法 D、干涉法 E、衍射法 F、旋光法 G、圆二向色性法
第四章 光谱分析法导论
第一节 电磁辐射的性质 第二节 原子光谱和分子光谱 第三节 发射光谱和吸收光谱 第四节 光谱分析法分类及特点
谢谢大家！
第二章 光谱分析法导论
第二章 光谱分析法导论
第一节 电磁辐射的性质 第二节 光学分析法 第三节 光谱分析仪器
光学分析法是根据物质发射的电磁辐 射或电磁辐射与物质作用后发生的变 化所建立起来的一类分析化学方法。
光学分析法分为光谱分析法和非光谱分析法
光谱法——基于物质与辐射能作用时， 发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的 波长或强度进行分析的方法。
第一节 电磁辐射的性质 第二节 原子光谱和分子光谱 第三节 发射光谱和吸收光谱
发射光谱当原子、粒子或分子由能量较高的 激发态返回至低能态或基态时，能量往往以 辐射的形式发出，由此而产生的光谱称为发 射光谱。
通过测量物质发射光谱的波长和强度来 进行定性和定量分析的方法，称为发射光谱 法。
吸收光谱被测物质中的原子、离子或分子因 吸收与其内能变化相对应的频率而由低能态 或基态跃迁到较高的能态，这种因物质对辐 射的选择件吸收而得到的光谱，称为吸收光 谱。
电磁辐射与物质相互作用 1，吸收
原子的吸收 分子吸收 磁场诱导吸收
三、光分析分类
type of optical analysis 光谱法——基于物质与辐射能作用时，发生能级跃迁而产 生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法； 原子光谱、分子光谱、非光谱法 原子光谱（线性光谱）：最常见的三种 基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）； 原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）； 基于原子内层电子跃迁的 X射线荧光光谱（XFS）； 基于原子核与射线作用的穆斯堡谱；
（UV-Vis） B，红外光谱法（IR）
C，拉曼散射法
非光谱法
D，分子荧光光谱法（MFS）
E,分子磷光光谱法(MPS)等2，
非光谱法是基于物质与辐射能作用时， 测量辐射的某些性质，如能折射、散射、干 涉、衍射和偏振等变化的分析方法。
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。
B, 原子吸收光谱法(AAS) C,原子荧光光谱法（AFS） D,X射线荧光光谱法(XFS)
2）分子光谱法
2，非光谱法
光学分析法
1，光谱法 1）原子光谱法 A,原子发射光谱法（AES）
B,原子吸收光谱法(AAS)
C,原子荧光光谱法（AFS）
D,X射线荧光光谱法(XFS)
2）分子光谱法 A,有紫外-可见分光光度法
分子光谱是由于分子中电子能级、振 动和转动能级的变化而产生的，表现为带 光谱。
线 光 谱
带 光 谱
原子光谱是由电子在两
个能级之间的跃迁产生的， 对于周期表中所有元素的 原子，其价电子跃迁所引 起的能量变化一般在2— 20ev之间，所有元素的原 于光谱的波长多分布在紫 外及可见光区，仅有少数 落在近红外光区。
由子分子具有三种不同的能级跃迁，因而可以产牛 三种不同的吸收光谱，即电子光谱、振动光谱和转动 光谱。它们所对应的波长范围为： 电子光谱——紫外、可见光区(Ee、Ev和Er均改变)； 振动光谱——近红外、中红外光区(Ev及Er改变)； 转动光谱——远红外、微波光区(仅Er改变)。
第四章 光谱分析法导论
光分析法 光谱分析法
Байду номын сангаас
折 射 法
圆 二 色 性 法
X 射 线 衍 射 法
干 涉 法
旋 光 法
原子光谱分析法 分子光谱分析法
原 子 吸 收 光 谱
原 子 发 射 光 谱
原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
分分核 紫红子子磁 外外荧磷共 光光光光振 谱谱光光波 法法谱谱谱
法法法
原 原原 X
子 子子 射