光谱分析法导论(中英文版)

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）；
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；
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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。
分子光谱法
发射光谱法
原 子 吸 收
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紫 外 可 见
红 外 可 见
核 磁 共 振
原 子 发 射
原 子 荧 光
分 子 荧 光
分 子 磷 光
X 射 线 荧
光
化 学 发 光
四、各种光分析法简介
a brief introduction of optical analysis
1.原子发射光谱分析法
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二、电磁辐射的基本性质
basic properties of electromagnetic radiation
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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一、光分析法及其特点
optical analysis and its characteristics
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；
光分析法导论
an introduction to optical analysis
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第一节 光分析基础
fundamental of optical analysis
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一、光分析及其特点 optical analysis and its feature 二、电磁辐射的基本性质 properties of electromagnetic radiation 三、光分析法的分类 classification of optical analysis 四、各种光分析法简介 a brief introduction of optical analysis 五、光分析的进展 development of optical analysis
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辐射能的特性：
(1) 吸收 (2) 发射 (3) 散射 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能 将吸收的能量以光的形式释放出； 丁铎尔散射和分子散射；
级跃迁到高能级；
(4) 折射
(5) 反射 (6) 干涉
折射是光在两种介质中的传播速度不同；
干涉现象；
(7) 衍射
(8) 偏振 光。
能态跃迁到高能态，在10-8s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。
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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
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
在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
紫 外 光 谱 法
红 外 光 谱 法
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原 子 发 射
原 子 吸 收
原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法 光谱分析法 吸收光谱法
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。
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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
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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光分析法
非光谱分析法 光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
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X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 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
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光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象；
只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振
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三、光分析分类
type of optical analysis
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； 原子光谱、分子光谱、非光谱法
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。