最新10光学分析法导

10光学分析法导
光学分析（optical analysis）： 依据物质与电磁辐射相互作用后
产生的辐射信号或发生的变化而建 立的分析方法。
概 念
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§1 电磁辐射的性质
电磁辐射：电磁辐射是高速通过空间传 播能量的电磁波。
电磁辐射包括从射线到无线电波的所 有电磁波谱范围。
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3. 吸收光谱法： 利用吸收光谱对物质定性、
定量及结构分析的方法。
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4. 朗伯-比尔定律
设入射光强度为I0，吸收光强度为Ia，透 射光强度为 It，反43; Ir 由于测定条件下反射光强度基本相同， 其影响可相互抵消，上式可简化为：
I0= Ia+ It
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光谱法的分类
方法分类
发射光谱分析、火焰光度分析 分子发光分析法、放射分析法 紫外-可见分光光度法 原子吸收分光光度法 红外光谱法、核磁共振波谱法 比浊法、拉曼光谱法 折射法、干涉法
X-射线衍射法、电子衍射法 偏振法
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被测物理性质
辐射的发射
辐射的吸收
辐射的散射 辐射的折射 辐射的衍射 辐射的旋转
A= kcb A=A1+A2+A3+……
κ为比例常数(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，b为透光液 层厚度。
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当b以cm，c以g/L为单位， κ称为吸光系数，用 a表示。
A= a cb a的单位为L/g.cm 当b以cm，c以mol/L为单位，
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§3 光学分析法的分类
3.1 非光谱法
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。
概 念
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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。
3 ε = a·Mr = 156×256.0 =3.99×104
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L/(mol·cm)
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二. 发射光谱法
物质在辐射能的作用下，其由低能态 或基态跃迁至高能态（激发态），再由 高能态跃迁回低能态或基态，此时若以 光的形式放出能量，该过程称为发射。 而产生的光谱称为发射光谱。
利用发射光谱分析物质的方法，称为~。
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§5 光谱法仪器
用来研究吸收、发射的电磁 辐射强度和波长的关系的仪器叫 做光谱仪或分光光度计。这一类 仪器一般包括五个基本单元：光 源、单色器、吸收池、检测器和 读出器件。
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吸收光谱仪
光源 单色器 样品 检测器 读出器件
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κ称为摩尔吸光系数， 用 ε表示
A= ε cb ε的单位为L/mol .cm，
它表示物质的浓度为1mol/L，液层厚 度为1cm时，溶液的吸光度。
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例题：
已知某化合物的摩尔质量为256.0， 将其配制成0.965mg/L的浓度， 用2cm的比色皿，在λmax为 366nm处测定T值为50%，试求其
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3.2 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 收光谱的波长和强度进行分析的方 法。
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物质对辐射能的吸收和发射是不
连续的，量子化的。当物质内的分 子或原子发生能级跃迁时，若以辐 射能的形式传递能量，则辐射能EL 一定等于物质的能级变化E 。即：
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荧光光谱：
某些物质的分子或原子在辐射能的作 用下跃迁至激发态，部分分子或原子与 其它粒子碰撞，把激发能转变为热能消 耗掉；其余的分子或原子以光的形式散 发出这部分能量而回到基态，由此产生 的光谱称为荧光光谱。
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§ 4 光谱分析的分类
依据物质对不同波谱区辐射能的吸收 或发射，可建立不同的光谱分析方法。
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透光度：
透光度为透过光的强度It与入射光强度 I0之比，用T表示。
即
T= It/I0
吸光度：
为透光度倒数的对数，用A表示。
即
A=lg1/T=lgI0/It
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朗伯-比尔定律： 当一束平行单色光通过含有吸光物质的均
匀溶液时，溶液的吸光度与吸光物质浓度、 液层厚度乘积成正比，总吸光度等于吸收介 质内各吸光物质吸光度之和。
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1.1 波动性和微粒性
电磁辐射具有波粒二象性，即波动性 和微粒性。
波动性：光的折射、衍射、偏振和 干涉等；
微粒性：光电效应。
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每个光量子的能量(EL)与其频率(ν)及 波长(λ)之间的关系为:
EL = hυ = hc/λ = hcσ
h为普朗克常数，其值6.626×10-34 J·s；c为 光速，其值约为3×1010cm/s；σ为波数，其 单位为cm-1；λ为波长，其单位为nm。
1.吸光度A
2.吸光系数a
3.摩尔吸光系数ε
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解 ： 知 Mr=256.0 T=50% b =2cm C=0.965mg/ml
1 A = - lgT = - lg50% =0.301
2 由 A=abc a=A/(bc) = 0.301/(2×0.965×10-3) = 156L/(g·cm)
波长越短，光子的能量越大。
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1.2 电磁波谱(electromagnetic spectrum)
电磁波按照波长或频率顺序排列所 绘成的图表，称为电磁波谱。 P202
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§2 光与物质的作用
光与物质相互作用的方式有吸收、 发射、散射、反射、折射、干涉、 衍射、偏振等。
EL= E
E：不同能级间能量差
EL= h = hc/= hc = E
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一. 吸收光谱法
1. 吸收： 当辐射能通过某些吸光物质时，
物质的原子或分子吸收与其能级 跃迁相应的能量由低能态或基态 跃迁至较高的能态的过程。
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2. 吸收光谱： 物质对辐射能的选择性吸收
而得到的光谱。