光谱分析法概论PPT演示文稿
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光谱分析法概论定稿资料课件
光谱分析法的原理是建立在物质与电磁辐射相互作用的物理基础上的。当物质受到电磁辐射的激发时，会产生一 系列的光谱，如吸收光谱、发射光谱和散射光谱等。这些光谱的波长、强度和形状等特征与物质的结构和组成密 切相关。通过测量这些光谱的特征参数，可以推断出物质的成分和性质等信息。
光谱分析法的应用领域
• 总结词：光谱分析法的应用领域广泛，包括化学、物理、地质、环境科学、医学和生物学等领域，可用于研究 物质的组成、结构和性质等。
光谱分析法分类
原子光谱法
原子吸收光谱法（AAS）
利用原子吸收特定波长的光辐射，测量吸收线位置和强度，确定 元素种类和浓度。
原子发射光谱法（AES）
通过测量原子发射的特定波长的光辐射，确定元素种类和浓度。
原子荧光光谱法（AFS）
利用原子吸收特定波长的光辐射后，通过测量荧光辐射的波长和强 度，确定元素种类和浓度。
结合光学显微镜技术，实现对微观结 构和成分的高分辨率光谱分析。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术，实现 光谱数据的自动解析和模式识别。
提高光谱分析的精度和灵敏度
高精度光谱仪器的研制
研发更高精度的光谱仪器，提高光谱分析的分辨率和准确性。
化学计量学方法
利用化学计量学方法，优化光谱数据处理和分析过程，提高光谱分 析的灵敏度和可靠性。
品的完整性。
多元素同时分析
光谱分析法可以同时检测样品 中的多种元素，提高分析效率。
应用广泛
光谱分析法可以应用于各种领 域，如化学、生物学、医学、
环境监测等。
缺点
样品准备要求高
光谱分析法对样品的准备要求 较高，需要将样品进行均匀混
合、研磨等处理。
仪器成本高
光谱分析法需要使用高精度的 仪器，因此仪器成本较高。
光谱分析法的应用领域
• 总结词：光谱分析法的应用领域广泛，包括化学、物理、地质、环境科学、医学和生物学等领域，可用于研究 物质的组成、结构和性质等。
光谱分析法分类
原子光谱法
原子吸收光谱法（AAS）
利用原子吸收特定波长的光辐射，测量吸收线位置和强度，确定 元素种类和浓度。
原子发射光谱法（AES）
通过测量原子发射的特定波长的光辐射，确定元素种类和浓度。
原子荧光光谱法（AFS）
利用原子吸收特定波长的光辐射后，通过测量荧光辐射的波长和强 度，确定元素种类和浓度。
结合光学显微镜技术，实现对微观结 构和成分的高分辨率光谱分析。
人工智能与机器学习
利用人工智能和机器学习技术，实现 光谱数据的自动解析和模式识别。
提高光谱分析的精度和灵敏度
高精度光谱仪器的研制
研发更高精度的光谱仪器，提高光谱分析的分辨率和准确性。
化学计量学方法
利用化学计量学方法，优化光谱数据处理和分析过程，提高光谱分 析的灵敏度和可靠性。
品的完整性。
多元素同时分析
光谱分析法可以同时检测样品 中的多种元素，提高分析效率。
应用广泛
光谱分析法可以应用于各种领 域，如化学、生物学、医学、
环境监测等。
缺点
样品准备要求高
光谱分析法对样品的准备要求 较高，需要将样品进行均匀混
合、研磨等处理。
仪器成本高
光谱分析法需要使用高精度的 仪器，因此仪器成本较高。
光谱分析法概论(共76张PPT)全
(1) 简并：振动形式不同，但振动频率相同，产生简并。
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
(2) 红外非活性振动：振动过程中分子偶极矩不发生变化。
（或说偶极矩变化为0），正负电荷重心重合 r = 0 因为µ= q·r = 0 ，Δµ= 0；红外线是个交替磁场，若
Δµ= 0，则不产生吸收。
(3) 仪器分辨率太弱。 (4) 峰太弱。
☆产生红外光谱两个必要条件：
苯环和发色团相连，使E2和B带均长移, ε大 E2，K 带合并，有的就称为K带
基本原理和基本概念
苯的乙醇溶液
基本原理和基本概念 (四)影响因素 溶剂效应 ① n→π* 极性 短移 π→π* 极性 长移 ②影响吸收强度
③影响精细结构：苯在乙醇中（极性） 精细结构消失
基本原理和基本概念
基本原理和基本概念
3080-3030 cm-1 re 平衡位置原子间距离 差频峰： ν1-ν2 亚甲基的伸缩振动形式示意图
即：不对称分子，Δµ大
质谱法
确定分子的原子组成、相对分子质量、分子
式和分子结构。经常与UV、IR及NMR等配合 运用。
光学分析仪器的基本组成
紫外光谱 Ultraviolet absorption spectra
3. n→π* :含有杂原子的不饱和基团，近紫外区， ε很小 例如：-C=O: ,-C≡N:
4. n→σ* :远紫外区，含有杂原子的饱和基团， 例如：-OH,-NH2,-X,-S
σ→σ*> n→σ*≥π→π*> n→π*
基本原理和基本概念
（二）紫外光谱中常用术语
生色团 — 结构中有π→π*或 n→π*的基团，
50 ~ 500 µm 远红外(far-infrared)
红外光区的划分与跃迁类型
注意波数和波长的换算关系
【2024版】拉曼光谱分析法--ppt课件
优 滤光片组
检测系统
Nd-YAG激光光源
点 ➢ 荧光背景出现机会小
➢ 分辨率高 ➢ 波数精度和重现性好 ➢扫描快，操作方便 ➢近红外光的特性（光纤维中传递性能好、可穿透生物组织）
PPT课件
29
✓近红 外激光 光源
Nd-YAG激光器代替可见光激光器； 产生1.064μm近红外激发光，比可见光 长约1倍，影响信噪比，FT技术克服； 激发光能量低于荧光所需阈值。
e
e
e
e
温度升高 概率大！
3振 电
2动 子
1 0
能 级
基 态
e e
Rayleigh 散射 PPT课件
Raman 散射 8
2、 拉曼光谱图
CCl4的散射光谱
Rayleigh scattering
Stocks lines
anti-Stockes lines
PPT课Δ件ν/cm-1
9
CCl4的拉曼光谱
适用于分子结构分析
PPT课件
11
3、拉曼光谱与分子极化率的关系 拉曼活性取决于振动中极化率是否变化。
若分子在电场E（光波的电磁场）中，产生诱导偶极距μ
μ ＝ αE α为极化率
反映了分子中电子云 变形的难易程度
分子极化率是诱导偶极矩与外电场的强度之比
分子中两原子距离最大时，α也最大
拉曼散射强度与极化率成正比例关系
➢干涉滤光片组，由折射率高低不同 的多层材料交替组合而成。
✓检测器
➢室温下的铟鎵砷检测器 ➢液氮冷却的锗检测器
PPT课件
31
三、激光显微拉曼光谱仪
使入射激光通过显微镜聚焦到试样的微小部位 （直径小至5 μm ），可精确获取所照射部位的拉 曼光谱图。 ➢ 共焦显微激光拉曼光谱仪（使用CCD检测器）： 显微镜的物镜和目镜的焦点重合于一点，排除了非 焦点处组分对成像的影响，可显示微区的不同深度 和三维结构信息。 ➢ 激光拉曼光纤探针：光导纤维传感技术与显微镜 耦合而成，可对远距离、特殊环境中试样的拉曼散 射进行原位遥感探测。
分析化学课件—光谱分析法概论
等吸收双波长法
例：消去b干扰，测a物质
①绘制a、b绘物质的吸收光谱
②选波长λ1、λ2(b等吸收，a的△A大)
③测定：λ1 A1a+b=A1a+A1b
λ2 A2a+b=A2a+A2b
④计算 Ca=？
A=A2-A1 =(A2a+A2b )-(A1a+A1b ) =(A2a-A1a)+(A2b-A1b) =(E2a-E1a)CaL
图示 back
图示
续前
影响吸收带位置的因素： 1．溶剂效应：
对λmax影响： n-π*跃迁：溶剂极性↑，λmax↓蓝移 π-π*跃迁：溶剂极性↑ ，λmax↑红移
对吸收光谱精细结构影响 溶剂极性↑，苯环精细结构消失 溶剂的选择——极性；纯度高；截止波长< λmax
2．pH值的影响：影响物质存在型体，影响吸收波长
1）峰位不重叠：
找λ→使主成分无吸收，杂质有吸收→直接考察杂 质含量
2）峰位重叠：
主成分 杂质
与纯品比较
强吸收 无吸收 or弱吸收 E↓
弱吸收 强吸收
E↑
续前
2. 杂质限量的测定：
✓ 例 ： 肾 上 腺 素 中 微 量 杂 质 —— 肾 上 腺 酮 含 量 计 算 2mg/mL -0.05mol/L的HCL溶液，λ 310nm下测定规定 A310≤0.05 即符合要求的杂质限量≤0.06%
褶合光谱法：实质是一种信号处理技术
续前
3 B带：由π→ π*跃迁产生 芳香族化合物的主要特征吸收带 λmax =256nm，宽带，具有精细结构； εmax=200 极性溶剂中，或苯环连有取代基，其精细结构消失
4．E带：由苯环环形共轭系统的π→ π*跃迁产生 芳香族化合物的特征吸收带 E1 180nm εmax>104 （常观察不到） E2 200nm εmax=7000 强吸收 苯环有发色团取代且与苯环共轭时，E2带与K带 合并一起红移（长移）
光谱分析法导论ppt课件
光源有连续光源和线光源等。
一般连续光源主要用于分子吸收 光谱法；线光源用于荧光、原子吸收 和Raman光谱法。
1. 连续光源 连续光源是指在很大的波长范围
内能发射强度平稳的具有连续光谱的 光源。
（1）紫外光源
紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。 它 们在低压（1.3103Pa）下以电激发的方式 产生的连续光谱范围为160 -375 nm。
质分子会发生散射现象。如果这种散射是光子 与物质分子发生能量交换的，即不仅光子的运 动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称 为Raman散射。
这种散射光的频率（ν m）与入射光的频 率不同，称为Raman位移。Raman位移的大小与 分子的振动和转动的能级有关，利用Raman位 移研究物质结构的方法称为Raman光谱法。
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。
把电压加到固定在封套上的一对电极 上时，就会激发出元素的特征线光谱。汞 灯产生的线光谱的波长范围为254- 734nm， 钠灯主要是589.0nm和589.6nm处的一对谱 线。
（2）空极阴极灯
主要用于原子吸收光谱中，能提供许
多元素的特征光谱。
（3）激光
激光的强度非常高，方向性和单色性 好，它作为一种新型光源在Raman光谱、 荧光光谱、发射光谱、fourier变换红外 光谱等领域极受重视。
第二节 光谱法仪器
用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐 射的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、样品容器、检 测器和读出器件。
一般连续光源主要用于分子吸收 光谱法；线光源用于荧光、原子吸收 和Raman光谱法。
1. 连续光源 连续光源是指在很大的波长范围
内能发射强度平稳的具有连续光谱的 光源。
（1）紫外光源
紫外连续光源主要采用氢灯或氘灯。 它 们在低压（1.3103Pa）下以电激发的方式 产生的连续光谱范围为160 -375 nm。
质分子会发生散射现象。如果这种散射是光子 与物质分子发生能量交换的，即不仅光子的运 动方向发生变化，它的能量也发生变化，则称 为Raman散射。
这种散射光的频率（ν m）与入射光的频 率不同，称为Raman位移。Raman位移的大小与 分子的振动和转动的能级有关，利用Raman位 移研究物质结构的方法称为Raman光谱法。
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。
把电压加到固定在封套上的一对电极 上时，就会激发出元素的特征线光谱。汞 灯产生的线光谱的波长范围为254- 734nm， 钠灯主要是589.0nm和589.6nm处的一对谱 线。
（2）空极阴极灯
主要用于原子吸收光谱中，能提供许
多元素的特征光谱。
（3）激光
激光的强度非常高，方向性和单色性 好，它作为一种新型光源在Raman光谱、 荧光光谱、发射光谱、fourier变换红外 光谱等领域极受重视。
第二节 光谱法仪器
用来研究吸收、发射或荧光的电磁辐 射的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、样品容器、检 测器和读出器件。
第二章光谱分析法导论精选文档PPT课件
④ 外转换：激发态分子与溶剂和其它溶质分子间的 相互作用及能量转移等过程。外转换过程是荧光或磷 光的竞争过程，该过程是发光强度减弱或消失，这种 现象称猝灭。
⑤ 系间跨越：不同多重态之间的一种无辐射跃迁。 该过程是电子改变其它自旋态，分子的多重性发生变 化的结果。例如：S1 T1跃迁，即单重态到三重态 跃迁。
电子跃迁
振动 转动
分子基态，单重态S，二个电子同处于基态，二电子 自旋方向相反。
分子激发态，单重态 S，一个电子处于基态，一个电子 处于高能态，二电子自旋方向相反。
分子激发态，三重态 T，一个电子处于基态，一个电 子处于高能态，二电子自旋方向相同。
二原子间距改变，即键长改变。
键长不变，只旋转。
b
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，其光波能量正好 等于物质的基态和某一激发态之间的能量差时，即有：
1.高能辐射 包括r射线和x射线,r射线的能量最高，它 来源于核能级跃迁；x射线来源于原子内层电子能级跃 迁。随着波长减小，电磁辐射的粒子性越来越明显。
2.中间部分 包括紫外、可见和红外区,统称光学光谱 区。它们来源于原子和分子的外层电子的能级跃迁、分 子振动能级和转动能级跃迁。它们的分光系统，一般 采用光栅和棱镜。
b
S2
c
b
S1
f
T1
a
a
d
e
g
S0 激发分子的去活化过程
⑤ 系间跨越：不同多重态之间的一种无辐射跃迁。 该过程是电子改变其它自旋态，分子的多重性发生变 化的结果。例如：S1 T1跃迁，即单重态到三重态 跃迁。
电子跃迁
振动 转动
分子基态，单重态S，二个电子同处于基态，二电子 自旋方向相反。
分子激发态，单重态 S，一个电子处于基态，一个电子 处于高能态，二电子自旋方向相反。
分子激发态，三重态 T，一个电子处于基态，一个电 子处于高能态，二电子自旋方向相同。
二原子间距改变，即键长改变。
键长不变，只旋转。
b
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，其光波能量正好 等于物质的基态和某一激发态之间的能量差时，即有：
1.高能辐射 包括r射线和x射线,r射线的能量最高，它 来源于核能级跃迁；x射线来源于原子内层电子能级跃 迁。随着波长减小，电磁辐射的粒子性越来越明显。
2.中间部分 包括紫外、可见和红外区,统称光学光谱 区。它们来源于原子和分子的外层电子的能级跃迁、分 子振动能级和转动能级跃迁。它们的分光系统，一般 采用光栅和棱镜。
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S0 激发分子的去活化过程
光谱分析法概论 (标准版)ppt资料
（二）原子光谱法与分子光谱法
分子光谱法：
涉及分子中电子能级、振动和转动能级变化
特点：带状光谱；给出分子结构信息。
方法举例： UV-Vis、IR MFS、MPS
（三）吸收光谱法与发射光谱法
吸收光谱法：
粒子吸收能量，由低能态或基态跃迁至较 高的能态（激发态），得到光谱
M + h M*
方法举例：
△E
光谱分析法概论
电磁辐射
电磁辐射是一种以电磁波的形式
在空间高速传播的粒子流。
电磁辐射具有波粒二象性
电磁辐射的波粒二象性
波动性：电磁辐射是单频率的正弦波
光的折射、干涉、衍射偏振等现象
c
1 c
用波长（λ）、频率（v）、波数（σ）描述
电磁辐射的波粒二象性
粒子性：电磁辐射是不连续的能量微粒—光子
电磁辐射照射物质时，发生能量转移，使物质内部有相应的能级跃迁
或大于入射光波长，如胶体。 （三）吸收光谱法与发射光谱法
光的折射、干涉、衍射偏振等现象 X射线荧光分析法、原子发射光谱分析法
X射线荧光分析法、原子发射光谱分析法
M+h
M*
X射线荧光分析法、原子发射光谱分析法
（二）原子光谱法与分子光谱法
无 将复合光分解成单色光或有一定宽度的谱带。
一、电磁辐射与物质的相互作用
Ø1、 入射电磁辐射能量与介质基态/激发 态 间的能量差不相等——物理性质发生改变
折射、反射、透射
干涉
衍射
一、电磁辐射与物质的相互作用
散射：光子与介质发生弹性碰撞改变方向
电磁辐射照射物质时，发生能量转移，使物质内部有相应的能级跃迁
丁达尔散射(Tyndall)：被照射试样粒子直径等于 波动性：电磁辐射是单频率的正弦波
光谱分析法概论课件
紫 外 可
红 外
分 子 荧
分 子 磷
核 磁 共
化 学 发
见 光光振光
原子光谱法
分子光谱法
光谱分析法
吸收光谱法
原 子 吸
紫 外 可
红 外
核 磁 共
收见 振
9
发射光谱法
原原分分 X 化
子 发
子 荧
子 荧
子 磷
射 线 荧
学 发
射光光光 光 光
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
荧光分光光度计
15
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分光光度计(spectrophotometer)基本组成
辐射源
单色器
样品池
讯号处 理及显 示器
检测器
16
辐射源(source) 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
主要内容
1 电磁辐射及其与物质的相互作用
2
光学分析法分类
3
光谱分析仪器
4 光谱分析法的发展概况
1
光学分析法 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。 (optical analysis)
连续光 源
线光源
紫外光源 可见光源 红外光源 金属蒸汽灯 空心阴极灯
激光*
发射光谱光 源
H2 灯 D2 灯 W灯 氙灯 Nernst 灯 硅碳棒 Hg 灯 Na 灯 空心阴极灯 高强度空心阴极 灯 红宝石激光器 He-Ne 激光器 Ar 离子激光器 直流电弧 交流电弧 火花
光谱分析法-研究生[PPT课件]
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3. 分子本身绕其重心的转动--转动能级.
13
分子的能级图与跃迁
分子的总能量 = E电子+ E振动+ E转动
Sn: 电子能级 Vn: 振动能级 Jn: 转动能级
14
分子光谱分析法的分类
分子吸收
分 子 光 谱
分子发光
UV-Vis （紫外-可见） IR（红外）
光致发光 如：荧光和磷光 其它发光形式 如：化学发光等
15
第二节
紫外/可见光吸收光谱法
16
第二节 紫外/可见光吸收光谱法
紫外/可见光吸收光谱分析法：
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。属于分子吸收光谱法，分析波 长范围一般为200~800nm。
历史悠久、应用广泛：
T=10-Kbc=10-A
20
一、基本原理
吸光度A、透射比T 与浓度c 的关系
1.0
100
0.8 T =10-kbc
80
0.6
A=kbc 60
0.4
40
0.2
20
A
T (%)
c
21
一、基本原理
k 吸光系数 （Absorptivity）
（1）当c的单位用g·L-1表示时，用a 表示，
A＝a b c
射的荧光(或磷光)强度与照射光波长的关系曲线。
2.荧光光谱(或磷光光谱) （fluorescence spectrum） 固定激发光波长（选最大激发/吸收波长）， 化合物
发射的荧光(或磷光)强度与发射光波长关系曲线。
3. 最大激发波长(λex)和最大荧光波长(λem)
51
13
分子的能级图与跃迁
分子的总能量 = E电子+ E振动+ E转动
Sn: 电子能级 Vn: 振动能级 Jn: 转动能级
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分子光谱分析法的分类
分子吸收
分 子 光 谱
分子发光
UV-Vis （紫外-可见） IR（红外）
光致发光 如：荧光和磷光 其它发光形式 如：化学发光等
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第二节
紫外/可见光吸收光谱法
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第二节 紫外/可见光吸收光谱法
紫外/可见光吸收光谱分析法：
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。属于分子吸收光谱法，分析波 长范围一般为200~800nm。
历史悠久、应用广泛：
T=10-Kbc=10-A
20
一、基本原理
吸光度A、透射比T 与浓度c 的关系
1.0
100
0.8 T =10-kbc
80
0.6
A=kbc 60
0.4
40
0.2
20
A
T (%)
c
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一、基本原理
k 吸光系数 （Absorptivity）
（1）当c的单位用g·L-1表示时，用a 表示，
A＝a b c
射的荧光(或磷光)强度与照射光波长的关系曲线。
2.荧光光谱(或磷光光谱) （fluorescence spectrum） 固定激发光波长（选最大激发/吸收波长）， 化合物
发射的荧光(或磷光)强度与发射光波长关系曲线。
3. 最大激发波长(λex)和最大荧光波长(λem)
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真空中波长、波数和频率的关系为:
光速＝光的频率×波长 c
波数＝1/波长
1 c
→ 单位长度内波的振动次数
11
(2)光的微粒性
• 光的微粒性用每个光子具有的能量 E作为表征，光子的能量与频率成 正比，与波长成反比。
• 与频率、波长和波数的关系为：
Ehhc hc
• 光的波长越短、频率越高，能量越大
• 主要讨论近紫外区、可见区和 中红外区、远红外区的电磁波 谱与物质的定性和定量关系。
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三、电磁辐射与物质相互作用
（一）常见作用 （二）光的基本术语 （三）光与物质的相互作用
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（一）常见作用
吸收
发射
荧光 磷光
散射 →拉曼
透射、 反射折射 散射
衍射 旋光
物质能量变化 物质能量不变化
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（二）光的基本术语 • 单色光：
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2. 光谱分析法
（spectroscopic analysis） • 利用物质的光谱进行定性、定量和
结构分析的方法称为光谱分析法， 简称光谱法。
• 光谱法种类很多，吸收、发射、散 射是光谱法的三种基本类型，应用 甚广，是现代分析化学的重要组成 部分。
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非光谱法
• 非光谱法是指那些不以光的波长为 特征讯号，仅通过测量电磁辐射的 某些基本性质（反射、折射、干涉、 衍射和偏振）的变化的分析方法。 这类方法主要有折射法，旋光法， 浊度法，X射线衍射法。
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二、原子光谱法和分子光谱法
• 原子光谱法 • 分子光谱法
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原子光谱法 （atomic spectroscopy）
（1）定义：以测量气态原子或离子外层电子 能级跃迁所产生的原子光谱为基础的成分 分析方法。
（2）起源：能级跃迁 （3）特点：线状光谱，只反映原子或离子的
性质，与来源的分子状态无关。 （4）应用：确定试样物质的元素组成和含量。
光谱（Raman光谱法 ）
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一、光谱法和非光谱法 • 光谱法
1. 光谱 2. 光谱分析法 • 非光谱法
28
光谱法
1. 光谱（spectrum）
• 当物质与辐射能相互作用时，物质 内部的电子、质子等粒子发生能级 跃迁，记录所产生的辐射能强度随 波长（或相应单位）的变化，所得 图谱称为光谱（波谱）。
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• 光的波动性体现在光与物质相互作 用产生的反射、折射、干涉、衍射 以及偏振等现象。
• 光的微粒性体现在光与物质相互作 用产生的吸收、发射、热辐射、光 电效应、光压等现象以及光的化学 作用等方面。
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二、电磁波谱
1．电磁辐射的吸收 2．电磁辐射的发射 3．电磁波谱
14
1．电磁辐射的吸收： • 指辐射（复合光）通过某些透明物
第二章
光学分析法概论
药物分析教研室
1
讲授提纲
•概 述
• 电磁辐射和电磁波谱 • 光学分析法分类 • 光谱分析法发展概况
2
概述
1．光的定义 2．光学分析法定义 3．光学分析法包含的
三个主要过程
3
• 光是一种电磁辐射。 电磁波 量子流
4
光学分析法：
• 根据物质发射电磁辐射或物质对辐 射的相互作用，建立物质的浓度、 结构或某种性质与光学性质的关联， 并借以对物质作定性或定量测定的 一类分析方法。
（不能给出物质分子结构的信息）
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原子光谱法
（5）分析方法： 原子吸收光谱法 原子发射光谱法 原子荧光光谱法 Ｘ射线荧光光谱法
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分子光谱法 （molecular spectroscopy）
（1）定义：以测量分子转动能级、分子中 原子的振动能级（包括分子转动能级） 和分子电子能级（包括振－转能级）跃 迁所产生的分子光谱为基础的定性、定 量和物质结构分析的方法。
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• 互补色： 透射光和吸收光，按一定比例 混合即成白光。
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红橙
紫红
黄
蓝紫
黄绿
蓝 青蓝
绿 青
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第2节 光学分析法的分类
吸收光谱法
光谱分析法 发射光谱法
散射光谱法
光学分析法
折射法法
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• 光谱分析法和非光谱分析法 • 原子光谱法和分子光谱法 • 吸收光谱、发射光谱、散射
具有同一波长、同一光能量的光。 • 复合光：
由不同波长的光组合成的光。 • 紫外光：波长范围 200－400nm • 可见光：波长范围 400－760nm，
颜色由紫－蓝－青－绿－黄－橙－ 红，其复合光为白光。
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（三）光与物质的相互作用 • 复合光在与物质相互作用时，一些
波长的光被物质吸收，另一些波长 的光透过物质或被物质所反射。 • 透过物质的光（或反射光）能被人 眼观察到的即为物质呈现的颜色。 • 不同波长的光具有不同的颜色。因 此，物质的颜色由透射光（或发射 光）的波长所决定。
仪器分析法
5
• 光学分析法的三个过程： （1）由仪器设置的能源提供能
量照射至被测物质。 （2）能量与被测物质之间相互
发生作用。 （3）产生可被检测的讯号。
6
第1节电磁辐射和电磁波谱
一、电磁辐射 二、电磁波谱 三、电磁辐射与物质相互作用
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一、电磁辐射——电磁波
• 电磁辐射是一种以巨大速度通 过空间传播的光子流，具有波 粒二象性。
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• 吸收或发射的条件：
• 任一波长的光子能量（E）必 须与物质的原子或分子的能 级变化（ΔE）相等，才能被 吸收或发射。
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3．电磁波谱： • 定义：把电磁辐射按照波长或
顺序排列起来。 • 包括波长或能量的无限范围。
电磁波谱及其在仪器分析中的应用pg.6表2－1
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• 电磁辐射的产生和吸收是物质 内部运动的变化的一种客观反 映，电磁波谱内的所有波谱区 都可用于物质的分析测定。
质（固体、液体或气体）时，其中 某些频率被选择性吸收而使辐射强 度减弱的过程。 • 吸收的实质是电磁辐射的能量被转 移到了物质的原子或分子上，结果， 这些粒子由最低能态（基态）跃迁 到了较高的能态（激发态）。
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2．电磁辐射的发射： • 指物质吸收了外界的能量（包括电
能、热能、电磁辐射能、电子或其 它基本粒子轰击等），使处于激发 态的粒子（离子、原子或分子）在 返回到低能级或基态时，以电磁辐 射的形式释放出多余的能量。
• 从γ射线一直到无线电波都是 电磁辐射。
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• 光是电磁辐射的一种形式，是一 种电磁波，一种以巨大速度通过 空间而不需要任何物质作为传播 媒介的光子流，每个波段之间， 由于波长或频率不同，光子具有 的能量也不相同。
• 光具有波粒二象性。
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光的波动性 • 光的波粒二象性
光的微粒性
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(1)光的波动性： 光的波动性用波长λ(nm)、 波数 σ(cm－1)和频率υ(Hz)表征。