第三章光學(xué)分析法導(dǎo)論

第三章光分析法導(dǎo)論學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解光學(xué)分析法的定義；2.熟悉光的波粒二象性，波參數(shù)的含義及能量與波長的關(guān)系；2.熟悉物質(zhì)對(duì)光的吸收與發(fā)射；2.熟悉原子光譜和分子光譜的種類。引言：什么是光分析法？光分析法是借助物質(zhì)與光的相互作用來確定物質(zhì)的性質(zhì)或含量的分析方法。光源照射樣品液所吸收光的波長（頻率）、強(qiáng)度所發(fā)射的光的波長（頻率）、強(qiáng)度反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振主要內(nèi)容§3.1光的性質(zhì)§3.2光與物質(zhì)的相互作用§3.3原子光譜與分析光譜一、光的波動(dòng)性

光作為一種電磁波，具有波粒二相性

§3.1光的性質(zhì)一、光的波動(dòng)性

電磁波常用的波參數(shù)：光速（c）：電磁輻射傳播的速度波長（λ）：是指相鄰兩個(gè)波峰或波谷間的距離。頻率（υ）：單位時(shí)間內(nèi)電磁振動(dòng)的次數(shù)。υ=c/λ§3.1光的性質(zhì)§3.1光的性質(zhì)二、光的粒子性

光波是由一顆顆不連續(xù)的光子構(gòu)成的光子流，每個(gè)光子的能量與其頻率或波長有關(guān)：

E－光量子具有的能量，單位：J(焦耳)，eV(電子伏特)h－普朗克(Planck)常數(shù)6.626×10-34J·s－頻率，單位Hz或s-1

c－真空中光速：≈3.0×108m/s－波長：1m=10-6m,1nm=10-9m

結(jié)論:波長越長，能量越小，波長越短，能量越大。

三、波粒二相性電磁波譜射線x射線紫外光紅外光微波無線電波10-3nm10nm102nm104nm0.1cm10cm103cm105cm可見光400～750nm0.1nm～10nm~750nm~0.1cm0.1cm～100cm1m～1000m10nm~200nm200~400nm遠(yuǎn)紫外近紫外（真空紫外）物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收（一）光的顏色知識(shí)鏈接

物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收白光青藍(lán)青綠黃橙紅紫藍(lán)適當(dāng)選配兩種顏色的光按一定的強(qiáng)度比例混合，可以獲得白光，則這兩種色光稱為互補(bǔ)色光。

如果某溶液選擇性吸收了某波長的光，則溶液呈現(xiàn)出被吸收光的互補(bǔ)色光的顏色。吸收黃色光§3.2光與物質(zhì)的相互作用一、光的吸收

？M+熱M+熒光或磷光M+

h

M*基態(tài)激發(fā)態(tài)E0

（△E）E1不同的物質(zhì)，具有不同的原子或分子結(jié)構(gòu)，其躍遷需要的能級(jí)差E不同，即吸收不同波長的光。E2E1E0基態(tài)激發(fā)態(tài)Eλ=hc/E吸收光譜發(fā)射光譜§3.2光與物質(zhì)的相互作用二、光的發(fā)射

§3.3原子光譜與分子光譜一、原子光譜

有原子吸收光譜、原子發(fā)射光譜（原子熒光光譜）。一、原子光譜（一）原子發(fā)射光譜

原子核外電子從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)或較低能態(tài)而發(fā)射出特征譜線，產(chǎn)生發(fā)射光譜。（二）原子吸收光譜當(dāng)光輻射通過基態(tài)原子蒸氣時(shí)，基態(tài)原子選擇性吸收一定頻率的電磁波，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。由原子這種吸收而獲得的特征光譜稱為原子吸收光譜。二、分子光譜——帶光譜二、分子光譜

（一）分子吸收光譜

分子吸收光譜分子對(duì)輻射能的選擇性吸收并由基態(tài)或較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)產(chǎn)生的分子光譜叫做分子吸收光譜。

躍遷類型所需能量對(duì)應(yīng)輻射對(duì)應(yīng)光譜名稱分子電子能級(jí)較大紫外-可見光紫外-可見吸收光譜分子振動(dòng)能級(jí)較小紅外線紅外光譜二、分子光譜

（二）分子發(fā)射光譜

分子發(fā)光光譜包括熒光光譜、磷光光譜和化學(xué)發(fā)光光譜。

獲得能量途徑維持時(shí)間光譜名稱熒光激發(fā)光短，激發(fā)光停止照射后即停止發(fā)生熒光光譜磷光激發(fā)光較長，激發(fā)光停止照射后還可維持約10-3～10s

磷光光譜化學(xué)發(fā)光化學(xué)反應(yīng)－化學(xué)發(fā)光光譜光譜分析法是指在光（或其它能量）的作用下，通過測量物質(zhì)產(chǎn)生的發(fā)射光、吸收光或散射光的波長和強(qiáng)度來進(jìn)行分析的方法。

吸收光譜分析：當(dāng)物質(zhì)在輻射能作用下，吸收與其能級(jí)躍遷相應(yīng)的能量由低能態(tài)躍遷至高能態(tài)而得到的光譜。發(fā)射光譜分析：物質(zhì)在輻射能作用下，由低能態(tài)躍遷至高能態(tài)，再由高能態(tài)返回至低能態(tài)而產(chǎn)生的光譜。分子光譜分析：在輻射能作用下，分子內(nèi)能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生的光譜。原子光譜分析：由于原子核外電子在不同能級(jí)間躍遷而產(chǎn)生的光譜。三、光譜分析法分類

在光譜分析中，依據(jù)物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的分析方法稱為吸光光度法,主要有:

紅外吸收光譜：分子振動(dòng)光譜，吸收光波長范圍2.51000m,主要用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定。

紫外吸收光譜：電