光學分析法導論修改稿

光學分析法導論修改稿第一頁，共十九頁，2022年，8月28日1.光學分析及其特點

光學分析法：基于電磁輻射能量與待測物質相互作用后所產生的輻射信號與物質組成及結構關系所建立起來的分析方法電磁輻射范圍：射線至無線電波所有范圍；相互作用方式：發(fā)射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；應用：在研究物質組成、結構表征、表面分析等方面具有其他方法不可區(qū)代的地位；第二頁，共十九頁，2022年，8月28日光學分析法的三個基本過程：所有光學分析法均包含三個基本過程選擇性測量，不涉及混合物分離（不同于色譜分析）涉及大量光學元器件能源提供能量能量與被測物之間的相互作用產生信號光學分析法基本特點：第三頁，共十九頁，2022年，8月28日2.電磁輻射的基本性質

電磁輻射：以接近光速（真空中為光速）傳播的能量，如微波、可見光、紅外光、紫外光、X射線等。電磁輻射具有波粒二象性。波動性：按照經典物理學的觀點，電磁輻射是在空間傳播著的交變電磁場，稱之為電磁波；微粒性：根據量子理論，電磁輻射是在空間高速運動的一個光量子或光子流。第四頁，共十九頁，2022年，8月28日波動性頻率(ν)：1s內電磁場振蕩的次數(shù)，單位為Hz或s-1，與輻射傳播的介質無關，是不變的特征量波長(λ)：電磁波相鄰兩個同相位點之間的距離，常用的單位有cm、μm、nm，與傳播介質有關波數(shù)(σ)：1cm內波的數(shù)目，單位為cm-1

電磁波可用頻率(ν)、波長(λ)和波數(shù)(σ)等波參數(shù)來表征第五頁，共十九頁，2022年，8月28日微粒性用每個光子的能力E來表征，單位為eV或J普朗克方程：h:普朗克常數(shù)，6.63×10-34J·s光能量與頻率成正比，與波長成反比第六頁，共十九頁，2022年，8月28日3.電磁波譜高能輻射區(qū)中能輻射區(qū)低能輻射區(qū)第七頁，共十九頁，2022年，8月28日第八頁，共十九頁，2022年，8月28日第二章

光學分析法導論1.原子光譜2.分子光譜第二節(jié)原子光譜和分子光譜第九頁，共十九頁，2022年，8月28日

1.原子光譜原子外層有一個電子時，其能級可由四個量子數(shù)決定:主量子數(shù)n、角量子數(shù)l、磁量子數(shù)m、自旋量子數(shù)s原子外層有多個電子時，其運動狀態(tài)用主量子數(shù)n、總角量子數(shù)L、總自旋量子數(shù)S、內量子數(shù)J

描述1.1光譜項第十頁，共十九頁，2022年，8月28日1.2能級圖元素的光譜線系常用能級圖來表示。最上面的是光譜項符號；最下面的橫線表示基態(tài)；上面的表示激發(fā)態(tài)；可以產生的躍遷用線連接

線系：由各種高能級躍遷到同一低能級時發(fā)射的一系列光譜線；第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日例：鈉原子的雙重線

Na5889.96;32S1/2—32P3/2Na5895.93;32S1/2—32P1/2一條譜線是原子的外層電子在兩個能級之間的躍遷產生的，可用兩個光譜項符號表示著種躍遷或躍遷譜線：第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日1.3電子能級躍遷的選擇定則：總角量子數(shù)的變化ΔL=±1總自旋量子數(shù)的變化ΔS=0

，即不同多重性狀態(tài)之間的躍遷被禁阻內量子數(shù)的變化ΔJ=0，±1；但是當J=0時，ΔJ=0的躍遷被禁阻根據量子力學原理，電子的躍遷不能在任意兩個能級之間進行；必須遵循一定的“選擇定則”：第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日共振線：元素由基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷最易發(fā)生，需要的能量最低，產生的譜線也最強，該譜線稱為共振線，也稱為該元素的特征譜線；第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日2.分子光譜原子光譜為線狀光譜分子光譜為帶狀光譜原子光譜圖分子光譜圖第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日2.1分子中的能量分子中原子的核能：En分子的平移能：Et電子運動能：Ee原子間相對振動能：Ev分子轉動能：Er基團間的內旋能：EiE=En+Et+Ee+Ev+Er+Ei在一般化學反應中，En不變；Et

、Ei較??；E=Ee+Ev+Er

第十六頁，共十九頁，2022年，8月28日雙原子分子能級圖：分子中價電子位于自旋成對的單重基態(tài)S0分子軌道上，當電子被激發(fā)到高能級上時，若激發(fā)態(tài)與基態(tài)中的電子自旋方向相反，稱為單重激發(fā)態(tài)，以S1、S2

、······表示；反之，稱為三重激發(fā)態(tài)，以T1、T2

、······表示；第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日2.2躍遷類型與分子光譜紫外-可見吸收光譜：由純電子躍遷引起紅外吸收光譜：是由于分子中基團的振動和轉動能級躍遷引起，也稱振轉光譜；熒光光譜：是在紫外或可見光照射下，電子躍遷至單重激發(fā)態(tài)，并以無輻射弛豫方式回到第一單重激發(fā)態(tài)的最低振動能級，再躍回基態(tài)或基態(tài)中的其他振動能級所發(fā)出的光；磷光：是指處于第一最低單重激發(fā)態(tài)的分子以無輻射弛豫方式回到第一最低三