光谱分析法概论ppt
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• 电磁波穿过物质时，可以与带有电荷和磁 矩的物质相互作用，并产生能量交换。
• 光谱分析就是建立在这种能量交换基础之 上的。
-
叶绿素最强的 吸收区有两个：
640-660nm的红光 410-470nm的蓝紫光
类胡萝卜素的吸收带在蓝紫光区，不吸收红光等长波光
-
波谱区域 波长范围（nm） 光子能量（eV）
动能级
源自文库
曼光谱
分子转动能级、微波吸收波谱、顺 电子自旋能级 磁共振波谱、电子
自旋共振波谱
核自旋能级 核磁共振波谱
-
• 物质与光接触时，会产生相互作用，作用 的性质因光的波长（能量）及物质的性质 而异。
• 方式：吸收、发射、透射、散射、折射等
-
（一）光的吸收
• 光与物质接触时，如果所提供的辐射能恰 好满足该物质能级间跃迁所需能量，某些 频率的光被选择性吸收，使其强度减弱， 将产生吸收光谱。
-
• 单色器是将光源辐射的复合光色散成单色光 的光学装置。一般由狭缝、色散元件及透镜 系统组成。
• 常用的色散元件：光栅、棱镜
• 复合光：包含多种频率成分的光 • 单色光：只包含一种频率成分的光 • 光的单色性 • 光谱线所包含的波长范围越窄，光的单色性
越好
-
-
2.2光与物质的相互作用
• 光是一种电磁波，它是在空间传播的变化 的电磁场，是一种横波。
•
A=KcL= -lgT
• 吸收光谱法定量分析的依据
P15：例2-2 P19：10
-
• 吸光度A和透光率T有什么关系？
T↑，溶液吸光度A↓；T ↓，溶液吸光度A↑。 即透光率T反映溶液对光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。
T = 0.0 % ： 光全吸收 T = 100.0 % ：光全透过 T=100%，A=0
-
B吸收带和 E吸收带也 叫苯环带
苯的紫外吸收光谱（乙醇中）
-
红外吸收光谱法
• 波段在近红外光区和微波光区之间，0.761000μm之间，复杂的带状光谱
• 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转 动吸收光谱进行化合物结构分析
-
乙基异丙基酮和甲基丁基酮的IR（指纹区差异） -
（二）光的发射
• 当受激物质（受光能、电能、热能或其他 外界能量所激发的物质）从高能态回到低 能态时，往往以光辐射的形式释放出多余 的能量
-
-
分子荧光光谱分析法
• 某些物质被紫外线照射激发后，回到基态 的过程中发射出比原激发光波长更长的荧 光，通过测量荧光强度进行定量分析的方 法。
-
（三）光的散射
• 光通过不均匀介质时，一部分光沿着其他 方向传播的现象。
-
（四）光的透射
• 光通过透明介质时，它的能量只是瞬间被 微粒所保留，当物质回到其原来的状态时， 又毫无保留地将光能重新按原方向发射出 来，该过程没有净能量变化，频率不变， 只是光的传播速度减慢。
200～400 nm 6.2～3.1 400～800 nm 3.1～1.6
外层电子能级 紫外－可见（吸收、 发射）光谱、荧光
外层电子能级 光谱
红外
0.8～1000μm 1.6～1.2×103
微波
1～300mm
无线电波 >300mm
1.2×103～ 4.1×106
<4.1×10-6
分 子 振 动 - 转 红外吸收光谱、拉
-
（五）光的折射
• 当光从一种透明介质进入另一种透明介质时， 光速的前进方向发生改变的现象。
• 物质对光的折射率随着光频率（或波长）的 变化而改变——色散
• 利用色散现象可将不同波长的混合光分散开 来，成为许多波长范围较窄的单色光，这种 作用称为“分光”。-----获得单色光
-
-
小结
• 什么是光分析法 • 光学分析法的主要过程 • 光与物质的相互作用
• 按发生本质：原子发射光谱、离子发射光 谱、分子发射光谱
-
原子发射光谱分析法
• 以火焰、电弧、等离子炬焰等作为光源， 使气态原子的电子受激发，跃迁到激发态 后，由激发态回到基态时，发射出特征光 谱，根据特征光谱中谱线位置和强度进行 定性和定量分析的方法。
• 可对70多种元素进行定性和定量分析 • 多种元素同时测定
-
原子吸收光谱分析法
• 利用特殊光源发射出待测原子的特征谱线， 并将样品转变成气态原子后，测定气态原 子对共振线吸收的变化进行定量分析的方 法。
• 60多种金属元素 • 应用广泛的低含量元素测定方法
-
光源作用 ：发射待测元素的特征谱线
• 空心阴极灯 • 结构
-
-
紫外可见吸收光谱分析法
• 利用溶液中分子吸收紫外光和可见光产生跃 迁所记录到的吸收光谱图，进行化合物结构 的分析，根据最大吸收波长光的强度随溶液 浓度变化的线性关系进行定量分析的方法。
• 实质：光的能量转移到物质的原子或分子 中了。
• 根据吸光物质的状态不同，分为：原子吸 收、分子吸收
-
光的吸收现象
-
两个吸收峰410-470nm蓝紫光区 640-660nm红光区
叶绿素是绿 色？？
类胡萝卜素 是黄色？？
400-500nm
蓝紫光区
-
• 用吸光度A表示物质对光的吸收程度。
• 光的吸收定律：在一定浓度范围内，物质的 吸光度A与吸光样品的浓度c及液层厚度L的 乘积成正比。（朗伯-比尔定律）
光谱分析法概论
-
• 2.1 光学分析法概述 • 2.2光与物质的相互作用 • 2.3各种光学分析法简介
-
• 以物质的光学性质为基础建立的分析方 法，称为光学分析法，简称光分析法。
• 光学分析法是基于电磁辐射与待测物质 相互作用后产生的辐射信号或发生的变 化来测定物质的性质、含量和结构的分 析方法。
• 灵敏度高、选择性好、用途广泛 • 仪器分析的重要分支，具有重要作用
-
2.1光学分析法的主要过程
• 能源提供能量 • 能量与被测物质相互作用 • 产生被检测的信号 • 检测信号转换处理后产生数据或光谱图，
对数据图谱进行解读，确定分析物的结构 和组成
-
-
• 发射光谱仪和吸收光谱仪有什么区别？ • 单色器的主要作用是什么？
-射线 <0.005 nm
>2.5×105
能级跃迁类型 光谱（光学）分析 方法
核能级
-射线发射光谱、 穆斯堡尔谱
X-射线
0.005～10 nm 2.5×105～1.2×102 内层电子能级 X-射线吸收、发射 光谱
远紫外 10～200 nm 1.2×102～6.2
外层电子能级 真空紫外吸收光谱
近紫外 可见光
• 光谱分析就是建立在这种能量交换基础之 上的。
-
叶绿素最强的 吸收区有两个：
640-660nm的红光 410-470nm的蓝紫光
类胡萝卜素的吸收带在蓝紫光区，不吸收红光等长波光
-
波谱区域 波长范围（nm） 光子能量（eV）
动能级
源自文库
曼光谱
分子转动能级、微波吸收波谱、顺 电子自旋能级 磁共振波谱、电子
自旋共振波谱
核自旋能级 核磁共振波谱
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• 物质与光接触时，会产生相互作用，作用 的性质因光的波长（能量）及物质的性质 而异。
• 方式：吸收、发射、透射、散射、折射等
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（一）光的吸收
• 光与物质接触时，如果所提供的辐射能恰 好满足该物质能级间跃迁所需能量，某些 频率的光被选择性吸收，使其强度减弱， 将产生吸收光谱。
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• 单色器是将光源辐射的复合光色散成单色光 的光学装置。一般由狭缝、色散元件及透镜 系统组成。
• 常用的色散元件：光栅、棱镜
• 复合光：包含多种频率成分的光 • 单色光：只包含一种频率成分的光 • 光的单色性 • 光谱线所包含的波长范围越窄，光的单色性
越好
-
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2.2光与物质的相互作用
• 光是一种电磁波，它是在空间传播的变化 的电磁场，是一种横波。
•
A=KcL= -lgT
• 吸收光谱法定量分析的依据
P15：例2-2 P19：10
-
• 吸光度A和透光率T有什么关系？
T↑，溶液吸光度A↓；T ↓，溶液吸光度A↑。 即透光率T反映溶液对光吸收程度，通常用1/T反映吸光度。
T = 0.0 % ： 光全吸收 T = 100.0 % ：光全透过 T=100%，A=0
-
B吸收带和 E吸收带也 叫苯环带
苯的紫外吸收光谱（乙醇中）
-
红外吸收光谱法
• 波段在近红外光区和微波光区之间，0.761000μm之间，复杂的带状光谱
• 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转 动吸收光谱进行化合物结构分析
-
乙基异丙基酮和甲基丁基酮的IR（指纹区差异） -
（二）光的发射
• 当受激物质（受光能、电能、热能或其他 外界能量所激发的物质）从高能态回到低 能态时，往往以光辐射的形式释放出多余 的能量
-
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分子荧光光谱分析法
• 某些物质被紫外线照射激发后，回到基态 的过程中发射出比原激发光波长更长的荧 光，通过测量荧光强度进行定量分析的方 法。
-
（三）光的散射
• 光通过不均匀介质时，一部分光沿着其他 方向传播的现象。
-
（四）光的透射
• 光通过透明介质时，它的能量只是瞬间被 微粒所保留，当物质回到其原来的状态时， 又毫无保留地将光能重新按原方向发射出 来，该过程没有净能量变化，频率不变， 只是光的传播速度减慢。
200～400 nm 6.2～3.1 400～800 nm 3.1～1.6
外层电子能级 紫外－可见（吸收、 发射）光谱、荧光
外层电子能级 光谱
红外
0.8～1000μm 1.6～1.2×103
微波
1～300mm
无线电波 >300mm
1.2×103～ 4.1×106
<4.1×10-6
分 子 振 动 - 转 红外吸收光谱、拉
-
（五）光的折射
• 当光从一种透明介质进入另一种透明介质时， 光速的前进方向发生改变的现象。
• 物质对光的折射率随着光频率（或波长）的 变化而改变——色散
• 利用色散现象可将不同波长的混合光分散开 来，成为许多波长范围较窄的单色光，这种 作用称为“分光”。-----获得单色光
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小结
• 什么是光分析法 • 光学分析法的主要过程 • 光与物质的相互作用
• 按发生本质：原子发射光谱、离子发射光 谱、分子发射光谱
-
原子发射光谱分析法
• 以火焰、电弧、等离子炬焰等作为光源， 使气态原子的电子受激发，跃迁到激发态 后，由激发态回到基态时，发射出特征光 谱，根据特征光谱中谱线位置和强度进行 定性和定量分析的方法。
• 可对70多种元素进行定性和定量分析 • 多种元素同时测定
-
原子吸收光谱分析法
• 利用特殊光源发射出待测原子的特征谱线， 并将样品转变成气态原子后，测定气态原 子对共振线吸收的变化进行定量分析的方 法。
• 60多种金属元素 • 应用广泛的低含量元素测定方法
-
光源作用 ：发射待测元素的特征谱线
• 空心阴极灯 • 结构
-
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紫外可见吸收光谱分析法
• 利用溶液中分子吸收紫外光和可见光产生跃 迁所记录到的吸收光谱图，进行化合物结构 的分析，根据最大吸收波长光的强度随溶液 浓度变化的线性关系进行定量分析的方法。
• 实质：光的能量转移到物质的原子或分子 中了。
• 根据吸光物质的状态不同，分为：原子吸 收、分子吸收
-
光的吸收现象
-
两个吸收峰410-470nm蓝紫光区 640-660nm红光区
叶绿素是绿 色？？
类胡萝卜素 是黄色？？
400-500nm
蓝紫光区
-
• 用吸光度A表示物质对光的吸收程度。
• 光的吸收定律：在一定浓度范围内，物质的 吸光度A与吸光样品的浓度c及液层厚度L的 乘积成正比。（朗伯-比尔定律）
光谱分析法概论
-
• 2.1 光学分析法概述 • 2.2光与物质的相互作用 • 2.3各种光学分析法简介
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• 以物质的光学性质为基础建立的分析方 法，称为光学分析法，简称光分析法。
• 光学分析法是基于电磁辐射与待测物质 相互作用后产生的辐射信号或发生的变 化来测定物质的性质、含量和结构的分 析方法。
• 灵敏度高、选择性好、用途广泛 • 仪器分析的重要分支，具有重要作用
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2.1光学分析法的主要过程
• 能源提供能量 • 能量与被测物质相互作用 • 产生被检测的信号 • 检测信号转换处理后产生数据或光谱图，
对数据图谱进行解读，确定分析物的结构 和组成
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• 发射光谱仪和吸收光谱仪有什么区别？ • 单色器的主要作用是什么？
-射线 <0.005 nm
>2.5×105
能级跃迁类型 光谱（光学）分析 方法
核能级
-射线发射光谱、 穆斯堡尔谱
X-射线
0.005～10 nm 2.5×105～1.2×102 内层电子能级 X-射线吸收、发射 光谱
远紫外 10～200 nm 1.2×102～6.2
外层电子能级 真空紫外吸收光谱
近紫外 可见光