《光谱分析法概论》PPT课件
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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
光谱分析法概论完美版PPT
X+h→X
➢ 发射(Emission) 物质受到激发而跃迁 到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的 方式释放能量。
X →X X→ X+h
➢散射(Scattering) 光子与物质分子之间发生 碰撞，使光子的运动方向发生改变而向不同角度 散射。
瑞利散射 光子与物质分子发生弹性碰撞，不 发生能量交换，仅光子运动方向发生改变。
二、电磁辐射与物质的相互作用
光谱分析法
(Spectroscopic analysis)
光学分析法
➢ 物质与辐射能作用时内部发生 能级跃迁→光谱
非光谱法
➢ 物质与辐射能作用时不发生 能级跃迁
(一) 物质内部发生能级跃迁
➢ 吸收 (Absorption) 辐射能量恰好满 足物质两能级间跃迁所需的能量。
例如：计算1mol (6.022171023个)波长为 200nm的光子的能量E
hc 6.626 1 2 0 3 42.9971 910 2 065 .02 211 2037
E
20 100 7
5.9 8150(J )
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
一、电磁辐射的性质
光: 是一种电磁波, 具有波动性和粒子性.
波动性 – 传播运动过程中突出, 表现在光的偏振,
干预, 衍射
粒子性 – 与物质相互作用时突出, 表现在光电效
应, 光的吸收和发射
衍射
干射
散射
1. 光的波动性
波动性：可用波长λ、频率ν 和波数 σ 来描述。
吸收 (Absorption) 辐射能量恰好满足物质两能级间跃迁所需的能量。
对于不同的光波, 波长采用不同的单位.
➢ 发射(Emission) 物质受到激发而跃迁 到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的 方式释放能量。
X →X X→ X+h
➢散射(Scattering) 光子与物质分子之间发生 碰撞，使光子的运动方向发生改变而向不同角度 散射。
瑞利散射 光子与物质分子发生弹性碰撞，不 发生能量交换，仅光子运动方向发生改变。
二、电磁辐射与物质的相互作用
光谱分析法
(Spectroscopic analysis)
光学分析法
➢ 物质与辐射能作用时内部发生 能级跃迁→光谱
非光谱法
➢ 物质与辐射能作用时不发生 能级跃迁
(一) 物质内部发生能级跃迁
➢ 吸收 (Absorption) 辐射能量恰好满 足物质两能级间跃迁所需的能量。
例如：计算1mol (6.022171023个)波长为 200nm的光子的能量E
hc 6.626 1 2 0 3 42.9971 910 2 065 .02 211 2037
E
20 100 7
5.9 8150(J )
3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~。 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波
一、电磁辐射的性质
光: 是一种电磁波, 具有波动性和粒子性.
波动性 – 传播运动过程中突出, 表现在光的偏振,
干预, 衍射
粒子性 – 与物质相互作用时突出, 表现在光电效
应, 光的吸收和发射
衍射
干射
散射
1. 光的波动性
波动性：可用波长λ、频率ν 和波数 σ 来描述。
吸收 (Absorption) 辐射能量恰好满足物质两能级间跃迁所需的能量。
对于不同的光波, 波长采用不同的单位.
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。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
光谱分析法ppt
27
近红外光谱分析技术在润滑油分 析中的应用
采用近红外分析方法代替传统分析方法测 定润滑油基础油的化学族组成，重现性好， 分析速度快，结果准确，且不消耗有机溶 剂，对基础油生产的质量控制和润滑油的 研制调配有实际指导意义。还可以采用PLS 校正方法建立了近红外光谱一粘度指数校 正模型，代替传统方法进行润滑油基础油 粘度指数的测定。
14
近红外光谱分析原理
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振 性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生 的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、 O）振动的倍频和合频吸收。不同基团（如 甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不 同化学环境中的近红外吸收波长与强度都 有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组 成信息，非常适合用于碳氢有（紫外、可见吸光光 度法）一样，红外光谱定量分析时根据物 质组分的吸收峰强度来进行的。它的依据 是朗伯－比尔定律。各种气体、液体和固 态物质，均可用红外光谱法进行定量分析。 目前有光栅色散型红外光谱仪和傅立叶变 换红外光谱仪两种。
红外可见光谱法
光楔
色散型红外光谱仪：从光源发出的红外辐射，分成二束， 一束进试样池，一束进参比池，先经斩光器周期地切割 进入单色器，即试样光束和参比光束交替进入单色器的 色散光栅，若某波数的单色光不被试样吸收，二束光的 强度相等，检测器不产生信号；若有吸收，在检测器上 产生一定频率的信号。经放大器放大，进入带动记录笔 和光楔的机械装置。光楔的作用是进行补偿，即减弱参 比光强，使与试样光强相等，致二束光重新处于平衡。 试样对各不同波数红外辐射吸收有多有少，则光楔相应 按比例移动补偿。因而光楔改变相当于试样的透射比， 以纵坐标被记录在纸上，单色光的波数连续改变，并与 记录纸移动同步，这是横坐标。最后得到透视比对波数 （波长）的红外光谱吸收曲线（光谱图）。
近红外光谱分析技术在润滑油分 析中的应用
采用近红外分析方法代替传统分析方法测 定润滑油基础油的化学族组成，重现性好， 分析速度快，结果准确，且不消耗有机溶 剂，对基础油生产的质量控制和润滑油的 研制调配有实际指导意义。还可以采用PLS 校正方法建立了近红外光谱一粘度指数校 正模型，代替传统方法进行润滑油基础油 粘度指数的测定。
14
近红外光谱分析原理
近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振 性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生 的，记录的主要是含氢基团X-H（X=C、N、 O）振动的倍频和合频吸收。不同基团（如 甲基、亚甲基、苯环等）或同一基团在不 同化学环境中的近红外吸收波长与强度都 有明显差别，NIR光谱具有丰富的结构和组 成信息，非常适合用于碳氢有（紫外、可见吸光光 度法）一样，红外光谱定量分析时根据物 质组分的吸收峰强度来进行的。它的依据 是朗伯－比尔定律。各种气体、液体和固 态物质，均可用红外光谱法进行定量分析。 目前有光栅色散型红外光谱仪和傅立叶变 换红外光谱仪两种。
红外可见光谱法
光楔
色散型红外光谱仪：从光源发出的红外辐射，分成二束， 一束进试样池，一束进参比池，先经斩光器周期地切割 进入单色器，即试样光束和参比光束交替进入单色器的 色散光栅，若某波数的单色光不被试样吸收，二束光的 强度相等，检测器不产生信号；若有吸收，在检测器上 产生一定频率的信号。经放大器放大，进入带动记录笔 和光楔的机械装置。光楔的作用是进行补偿，即减弱参 比光强，使与试样光强相等，致二束光重新处于平衡。 试样对各不同波数红外辐射吸收有多有少，则光楔相应 按比例移动补偿。因而光楔改变相当于试样的透射比， 以纵坐标被记录在纸上，单色光的波数连续改变，并与 记录纸移动同步，这是横坐标。最后得到透视比对波数 （波长）的红外光谱吸收曲线（光谱图）。
【精品课件教案PPT】 光谱分析方法概述48页PPT
【精品课件教案PPT】 光谱分析方法 概述
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie—亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie—亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
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
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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
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)
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(Electrochemistry)
光学分析法概论
1672年 光谱
(Spectrum)
1800年 红外光(Infrared)
1801年 紫外光(Ultraviolet)
光学分析法
(Optical analysis)
基于物质发射的电磁辐射或物质 与辐射相互作用后产生的辐射信号或发 生的信号变化来测定物质的性质、含量 和结构的一类仪器分析方法。
化学定性分析
化学分析法 化学定量分析 (Chemical analysis)
重量分析法 容量分析法
分析方法
光学分析法 (Optical analysis)
仪器分析法 色谱分析法 （Chromatography)
(Instrumental
analysis)
质谱法
(Mass spectrometry)
电化学分析法
第九章 光学分析法概论
化学分析
例如：计算1mol (6.022171023个)波长为 200nm的光子的能量E
h c 6.62621034 2.9979251010 6.022171023
E
200 107
5.98105 (J)
二、电磁辐射与物质的相互作用
光谱分析法
(Spectroscopic analysis)
2．原子荧光光谱法 气态金属原子受电磁辐射(一次辐射)激发后，发射 的二次辐射。
3. 分子荧光(第十二章)和磷光光谱法
物质分子受辐射激发后其外层电子由基态跃迁 到激发态，当它们返回基态时，以辐射的形式 释放出能量。
4. 化学发光分析
在一些特殊的化学反应中，由于吸收了反应 所释放出的化学能而处于电子激发态的反应 中间体或反应产物，由激发态回到基态时所 产生的一种光辐射。
X-射线衍射法
(X-ray diffraction analysis, XRD)
➢利用X-射线能够绕过障碍物而弯曲地向后面传播的现 象，是测定晶体结构的重要手段。
DNA晶体的X射线衍射照片(by Rosalind Franklin)
二、按照作用物不同分类
1.原子光谱法(atomic spectroscopy)
以测量气态原子或离子外层或内层电子能级 跃迁所产生的原子光谱为基础的分析方法，为线 状光谱。
2.分子光谱法(molecular spectroscopy)
由分子中电子能级、振动和转动能级的变化 产生，为带光谱。
三、按辐射能转换方向分类
(一) 吸收光谱法
定义：物质吸收相应的辐射能而产生的光谱。
1. 原子吸收光谱法(第十三章)
X →X X→ X+h
➢散射(Scattering) 光子与物质分子之间发生 碰撞，使光子的运动方向发生改变而向不同角度 散射。
瑞利散射 光子与物质分子发生弹性碰撞，不 发生能量交换，仅光子运动方向发生改变。
(波长=入射光波长)
拉曼散射 光子和介质分子发生非弹性碰撞， 光子运动方向和能量均发生改变。
➢ 原子外层电子跃迁的两个能级之间的能量差 ➢可确定试样的元素组成和含量，但不能给出分 子结构的信息
2. 分子吸收光谱法
(1) 紫外-可见分光光度法(第十章)
价电子能级跃迁而产生，伴随振动能级 等跃迁，带状光谱。电子能级间隔1～20eV， 波长200～760nm。
(2) 红外分光光度法(第十二章) 属于分子振-转光谱，能量差为0.05～1eV，
波长1250～25000nm。
(3) 核磁共振波谱法(第十四章) 是原子核自旋能级跃迁，激发波长是在
60cm～300m的电磁波。
(4) 拉曼光谱法 利用拉曼散射获得结果。
(二)发射光谱法
定义：原子或分子受激发后，电子由激发态回至基 态所产生的光谱为发射光谱。 1．原子发射光谱法 气态金属原子与高能量粒子(电子、原子或分子)碰撞 而激发，发射出的特征线状光谱。
一、电磁辐射的性质
1.波动性 2.微粒性
1. 波动性
用波长(nm)、波数(cm-1)和频率(Hz)表示
= c / = 1 / = /c
光的速度c=2.997925×1010cm/s (真空中)
2. 微粒性
用每个光子具有的能量E作为表征
E = h =h c / = h c
h (普朗克常数, Plank constant) h=6.6262×10-34J•s
第二节 光学分析法的分类
一、按照电磁辐射与物质的相互作用分类
1.光谱法 物质内部发生能级跃迁，记录 由能级跃迁所产生的辐射能强度随波长的变 化，所得的图谱称为光谱，利用光谱进行定 性定量和结构分析，包括吸收光谱法，发射 光谱法和散射光谱法。
吸收光谱 (absorption spectrum)
吸
光学分析法
➢ 物质与辐射能作用时内部发生 能级跃迁→光谱
非光谱法
➢ 物质与辐射能作用时不发生 能级跃迁
(一) 物质内部发生能级跃迁
➢ 吸收 (Absorption) 辐射能量恰好满 足物质两能级间跃迁所需的能量。
X+h→X
➢ 发射(Emission) 物质受到激发而跃迁 到激发态后，由激发态回到基态时以辐射的 方式释放能量。
(波长≠入射光波长)
(二) 不发生能级跃迁
➢折射和反射 当光从介质1照射到介质2界面时，一 部分光返回介质1，称为光的反射，另一部分光则改变 方向，以一定折射角度进入介质2，称为光的折射。
➢干涉和衍射 在一定条件下光波会相互作用。当叠 加时，将产生一个其强度视各波的相位而定的加强或 减弱的合成波，称为干涉。光波绕过障碍物或通过狭 缝时，以约180的角度向外辐射，波前进的方向发生 弯曲，称为衍射。
光学分析法的应用
1.结构鉴定
专属性强; 样品用量少;不改变混合体系的组成就能 快速分析。
2.环境和大气研究
主要是原子光谱的应用，也有分子光谱。
3.药物分析
鉴别、检查、含量测定。
第一节 电磁辐射及其与物质的 相互作用
第二节 光学分析法的分类 第三节 光谱分析仪器
第一节 电磁辐射及其与物质的 相互作用
光
度
1
(A)
(nm)
1
1 2 3 4 5 6 … n
光谱的不同形式
nm
带状光谱
线状光谱
➢连续光谱：由炽热的固体或液体发射。
太阳连续光谱
2.非光谱法 不涉及物质内部能级的跃迁， 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, 主要有折 射法，旋光法，浊度法，X-射线衍射法和圆 二色法等。