第二章光谱分析法导论.ppt

2.1.1 电磁辐射的波动性 2.1.2 电磁辐射的微粒性 2.1.3 电磁波谱 2.1.4 电磁辐射与物质的相互作用 2.1.1 电磁辐射的波动性 电磁辐射（电磁波，光）是一种高速度通过空间传播的光量子流，它具有波粒二象性。波动性表现: 折射、散射、衍射、干涉、偏振。 电磁辐射传播速度为光速: c=2.998×108m/s. 2.1.3 电磁波谱 电磁波谱--电磁辐射按波长顺序排列称为电磁波谱反映了物质内能量的变化，任一波长光子的能量与物质内的原子或分子的能级变化（ΔE）相对应. 整个电磁波谱由短到长可以分为： 2.1.4 电磁辐射与物质的相互作用 2.1.4.1 吸收 当电磁波作用于物质时，其能量正好等于物质某两个能级的能量差时，电磁辐射便被吸收，原子或分子从低能级跃迁到高能级, 即物质可以选择性吸收特定频率的辐射能。 1. 原子吸收特点 气态原子主要吸收紫外及可见光区的电磁辐射 原子吸收产生的特征频率少 原子吸收光谱是线光谱 2.分子吸收特点 光谱比原子吸收光谱复杂 吸收紫外可见光区及红外区的电磁辐射 吸收特定波长段的电磁辐射,光谱为连续光谱 可建立紫外可见吸收光谱法，红外吸收光谱法。 2.1.4.2 发射 当原子、分子、离子处于较高能态（激发态）时，以光子形式释放出多余能量而回到较低能态（基态），产生电磁辐射的过程。 2.2 光学分析法 2.2.2.1 基于原子分子外层电子能级跃迁的光谱法 原子荧光光谱法（AFS）：气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态时，发射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，进行定量分析的方法。 紫外可见吸收光谱法：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。 分子荧光光谱法（MFS）和分子磷光光谱法（MPS） 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。 2.2.2.2 基于分子转动、振动能级跃迁的光谱法 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结构分析的方法。红外吸收光谱法可给出有机化合物各种官能团信息，是分子结构的有效分析手段。 2.2.2.3 基于原子内层电子跃迁的光谱法 X射线荧光光谱（XFS） 2.2.2.4 基于原子核能级跃迁的光谱法 核磁共振波谱法（NMR） 2.2.2.5 基于Raman散射的光谱法 2.2.2.6 光谱的形状 仪器原理和基本结构 光源系统 波长选择系统 试样引入系统 检测系统 几种常见连续光源 紫外区光源： 氙灯(xenon lamp) 氙灯填充氙气, 是一种发光功率大，接近日光的灯。分长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三类。 氙灯没有灯丝。高压脉冲电加在完全密闭的微型石英灯泡（管）内的金属电极之间，激励灯泡内的物质（氙气、少量的水银蒸气、金属卤化物）在电弧中电离产生光亮,如同电焊中产生的电弧的亮光。 波长范围200-1000nm.用于荧光和磷光发射光谱。 2.3.3.1 单色器 B. 光栅单色器基本组成 2.3.3.4 光栅 光栅的分光作用：狭缝的衍射作用形成的。分为透射光栅和反射光栅。平面反射光栅和凹面反射光栅是典型的反射光栅。 光栅公式---Bragg方程： φ：入射角； θ：衍射角 d：光栅常数（相邻两刻痕间的距离） n ：级数（ 0,±1,±2,…） + ：在法线同侧 - ：在法线异侧 光栅单色器的性能指标（p48） B：线色散率 2.3.3.5 狭缝（Slit） 2.3.4 试样引入系统 紫外可见分光光度法、荧光分析法 石英比色皿 红外光谱法 将试样与溴化钾压制成透明片 理想的检测器 S=kI S:相应信号；k :灵敏度；I：光辐射强度 实际检测器 S(λ)= k(λ)I(λ)+S0=k(λ)I(λ) S0 暗信号输出，没有光辐射作用时 A：角色散率 dθ/dλ= n/dcosθ 当θ =0°-8°时，cosθ=1-0.9