光谱分析导论(精选).doc

光谱分析导论 这是我自己弄的，有的支持，后面iyou 第一节 光与光谱 一、光的波动性 Characterization of light waves 波动性参数： λ（波长,Wavelength）; （频率,frequency）; C（光速,The velocity of light） ó ＝1／λ（波数,wave number） 关系式＝C／λ＝Có 单色光 monochromatic light ---只含一种频率或波长的光。 复合光 multichromatic lights ---多种频率或波长的光。 散射光 杂散光， scatting light ---指定波长外的光。 二、光的微粒性 Microparticle characterization of light Parameter of microparticle characterization ：E E h hC/λ h—Planck’s constant h 4.14×10-15ev.sec 6.626×10-27erg.sec C 3×1010cm/sec One photon energy: E 1240/λ ev λ的单位为 nm 第二节 原子与分子的能级及电子在能级间的跃迁 原子能级及电子在能级间的跃迁 原子光谱的特征 Characterization of atoms spectrum 电子能级间的跃迁,属电子光谱,线状光谱。 Transition on electronic levels, electronic spectrum, linear spectrum. 二、分子的能级及电子在能级间的跃迁 分子形成带状光谱的原因 能量离散，导致谱线宽度扩展 测不准原理、相对论效应导致谱线宽度扩展。再加上能级之间的能量间距非常小，导致跃迁所产生的谱线非常多，间距非常小，易于重叠。 仪器条件造成色散元件难以将谱线完全分开 真实分子光谱的特征 UV-Vis:电子、带状光谱。在特定条件下,能反映振动能级的精细结构 Infrared:振动、带状光谱, 在特定条件下, 能反映转动能级的精细结构。 原子光谱和分子光谱小结 原子光谱: 电子能级上的电子跃迁 电子光谱 线状光谱 分子光谱: 紫外-可见（UV-Vis）: 电子能级上的电子跃迁 反映振动精细结构的电子光谱 带状光谱 红外光谱（Infrared）: 振动能级上的电子跃迁 反映转动精细结构的电子光谱 带状光谱 三、物质和光的作用Interaction of light and matter 当一束光照射到物体上时,除透过部分光与分子没有作用外,物质将吸收和散射一部分光。 1. 物质吸收光的过程 分子吸收光能,吸收时间极短,只有10-15 sec.,电子由基态跃迁到较高能态的激发态。 X + hv →X* 激发态的寿命很短,约为10-8 sec.,然后以发生光物理和光化学反应后,以下列形式回到基态。 无辐射退激 激发分子与其它分子相碰,损失能量产生热能回到基态,称无辐射退激。 X* → X + 热能 2 共振发射 激发分子发射光子直接回到基态:X* → X + hv 如发射光的波长等于入射光的波长,这种发射称共振发射,其谱线称共振谱线。对分子来说,这种可能性很少,对原子来说,可能性较大。 3 荧光 激发分子与其它分子相碰,一部分能量转化为热能后,下降到第一激发态的最低振动能级,然后再回到基态的其它振动能级并发射光子,这种发射光称荧光。 X* → X + hv + 热能 荧光的发射波长比入射光的波长长。 磷光 激发分子与其它分子相碰,一部分能量转化为热能后,下降到第一激发态的最低振动能级,它不直接跃迁回到基态而是转入到亚稳的三重态,分子在三重态的寿命较长 从10-4 sec.到10sec. ,然后再回到基态的其它振动能级并发射光子,这种发射光称磷光。 2. 物质散射光的过程《拉曼 raman 散射》 A 瑞利散射 入射光与分子碰撞后,可发生弹性散射或非弹性散射。弹性散射时,光子与分子无能量交换,仅光子方向改变,这种散射称瑞利散射。 B. 非弹性散射有两种情况: 斯托克斯散射 入射光与基态分子碰撞后,将一部分能量给了分子,于是散射光的能量比入射光的能量下降,即波长变长。散射光谱中的谱线称斯托克斯谱线。 反斯托克斯散射 入射光与振动能级处于较高能态的分子发生非弹性碰撞后,被碰撞分子由较高的振动能级跃回较低能级,其能量的差值给了光子,于是,光子能量增加,产生的谱线波长比入射光的波长更短,此谱线称反斯托克斯线。散射光的能量比入射光的能量下降,即波长变长。散射光谱中的谱线称斯托克斯谱线。 第三节 物质的光谱与光谱分析Spectrum of matter and spectr