(仪器分析)10.1光学分析法基础

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
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原 原原 X
子 子子 射
发
吸荧
线 荧
射 收光 光
原子光谱法
光谱分析法
吸收光谱法
原紫红核 子外外磁 吸可光共 收见谱振
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紫红分分核化 外外子子磁学 可光荧磷共发 见谱光光振光
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。
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光学分析法
非光谱分析法
光谱分析法
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
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5. 分子磷光分析法
处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入 第一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光 强度进行定量分析的方法。
6. X射线荧光分析法
原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出 特征X射线( X射线荧光)，测定其强度可进行定量分析。
7. 化学发光分析法
利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回 基态时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之 间的线性关系进行定量分析的方法。
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8. 紫外吸收光谱分析法
利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录 的吸收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收 波长强度变化可进行定量分析。
9.红外吸收光谱分析法
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3.原子荧光分析法
气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态 或低能态跃迁到高能态，10-8 s 后跃回基态或低能态时， 发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成 90度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。
4.分子荧光分析法
某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程 中发射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度 进行定量分析的方法。
(仪器分析）10.1光学分析法基础
10.1.1 光学分析法及其特点
光分析法：基于电磁辐射能量与待测物质相互 作用后所产生的辐射信号与物质组成及结构关系所建 立起来的分析方法。
电磁辐射范围：射线～无线电波所有范围。 相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散 射、干涉、衍射等。 光分析法在研究物质组成、结构表征、表面分 析等方面具有其他方法不可取代的地位。
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
10.1.4 各种光学分析方法简介
1.原子发射光谱分析法 以火焰、电弧、等离子炬等作为光源，使气态原
子的外层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方 法。 2.原子吸收光谱分析法
利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶 液中离子转变成气态原子后，测定气态原子对共振线 吸收而进行的定量分析方法。
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；
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辐射能的特性：
(1) 吸收：物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从 低能级跃迁到高能级；
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。
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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）。
利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光 谱进行定量和有机化合物结构分析的方法。
10.核磁共振波谱分析法
(2) 发射：将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射：丁铎尔散射和分子散射(下一页讲)； (4) 折射：折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射： (6) 干涉：干涉现象； (7) 衍射：光绕过物体而弯曲地向后面传播的现象； (8) 偏振：只在一个固定方向有振动的光称为平面偏 振光。
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丁铎尔散射:
光通过含有许多大质点（其颗粒大小的数量级等 于光波的波长）的介质时产生的散射光。
乳浊液、悬浮物溶液、胶体溶液等所引起的散射。
分子散射（瑞利散射和拉曼散射）：
辐射能与比辐射波长小得多的分子或分子聚集体 之间的相互作用而产生的。
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(1) 瑞利散射
光子与分子间“弹性碰撞”。 入射光能量小，分子外层电子不跃迁，分子跃迁 到“受激虚态”(较高的振动能级)，不稳定，在10-15～ 10-12 s 回到基态，将吸收的能量以入射光同样的波长释 放，相当于光子改变了运动方向。
拉曼位移是表征物质分子 振动、转动能级特性的一个物 理量，反映了分子极化率的变 化，可用于物质的结构分析。
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△ ν =ν-ν0 拉曼位移
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10.1.3 光学分析法的分类
光谱法—基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃 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；
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（2）拉曼散射
光子与分子间“非弹性碰撞”，有能量变化，产 生与入射光波长不同的散射光。拉曼散射光。
波长短于入射光的称为“反斯托克线”；反之称 为“斯托克线。
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（3）拉曼位移
拉曼散射光与瑞利散射光 的频率差。
与物质分子的振动与转动 能级有关。
不同分子有不同的拉曼位 移。
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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,检测信号。
基本特点： （1）所有光分析法均包含这三个基本过程。 （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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10.1.2 电磁辐射的基本性质