第二章光分析法導論

第二章光分析法導論第1頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月概述光的性質及其與物質的相互作用光分析法的分類第2頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1概述光學分析法以物質的光學性質為基礎建立的分析方法。根據(jù)物質發(fā)射的電磁輻射或物質與輻射的相互作用建立起來的一類分析方法。任何光學分析法包括三個主要過程：能源提供能量能量與被測物質相互作用產(chǎn)生被檢測訊號

光學分析法的發(fā)展第3頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽光是復合光，不是單色光。利用棱鏡的折射作用可以把復合光分散開來。第4頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月混合物難以鑒別。第7頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽中含有92中元素，其中氫、氦、氧、氮等。

第10頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2光學性質及其物質的相互作用2.2.1光——電磁輻射

光——是一種電磁輻射（電磁波）是一種以巨大速度通過空間而不需要任何物質作為傳播媒介的光（量）子流，它具有波粒二象性。2.2.1.1光的波動性：波長、波數(shù)、頻率

相同振動相位的相鄰兩點的線性距離、每厘米波的數(shù)目、每秒波動次數(shù)第11頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、Lambert－Beer定律

朗伯(Lambert)和比耳(beer)分別于1760年和1852年研究了光的吸收與有色溶液液層的厚度及溶液濃度的定量關系，奠定了分光光度分析法的理論基礎。Lambert－Beer定律的數(shù)學表達式。

第13頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、Lambert－Beer定律稱為透光率，用符號T表示式中：稱為吸光度，用符號A表示

第14頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月二、Lambert－Beer定律吸光度與透光率之間的關系為：

三、吸光系數(shù)(一)物理意義：

吸光物質在單位濃度及單位厚度時的吸光度。

第15頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2光學性質及其物質的相互作用2.2.1.2光的微粒性：每個光子具有的能量R射線：≤0.1nmr射線發(fā)射、核反應X射線：0.1-1.0nmx射線吸收發(fā)射、電子（內(nèi)層）紫外：10-200-400nm紫外吸收可見：400-780nm紫外可見、電子（外層）紅外：0.78-2.5-50-1000um紅外吸收、拉曼，分子振動微波：0.1-100cm微波吸收、電子自旋共振、分子轉動無線電：1-100m核磁共振第16頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3光與物質的相互作用2.3.1光的吸收、發(fā)射光的吸收：當光與物質接觸時，某些頻率的光波選擇性吸收并使其強度減弱的現(xiàn)象。實質：光的能量轉移到物質的分子或原子中去了。使物質中原子或分子由能量較低的狀態(tài)上升為能量較高的狀態(tài)。光的發(fā)射：當受激物質從高能態(tài)回到低能態(tài)時，往往以光的輻射形式釋放出多余的能量。第19頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2光的投射、散射、和折射

光的投射：光通過透明介質，能量不變，頻率不變，知識速度變慢的現(xiàn)象。光的散射：光透過不均勻介質，一部分光沿著其他方向傳播。光的折射：光從一透明介質進入另外一種透明介質時，光的方向發(fā)生改變。色散：物質對光的折射率隨著光的頻率變化而變化。第20頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3光的干涉、衍射和偏振

光的干涉：當頻率、振動方向、周相相同的光源所發(fā)射的想干光波互相疊加時，產(chǎn)生明暗相間條紋。光的衍射：光波繞過障礙物而彎曲后傳播的現(xiàn)象。光的偏振：天然光通過某些物質后，變?yōu)橹皇窃谝粋€固定方向有振動的光。第21頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月光分析法的分類光譜法：基于物質內(nèi)部能級之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收、及散射光譜的強度隨波長的變化，所得的圖譜叫光譜，利用光譜進行定性定量和結構分析的方法。非光譜法：基于電磁波與物質作用時，引起電磁輻射的某些性質的變化的分析法。第23頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的光學分析法輻射的發(fā)射

1.發(fā)射光譜法2.熒光光譜法3.火焰光譜法4.放射化學法1.色比法2.分光光度法3.原子吸收法4.核磁共振法5.電子自旋共振法1.拉曼光譜法2.散射濁度法1.折射法2.干涉法1.X射線衍射法2.電子衍射法1.偏振法2.旋光法3.圓二向性法輻射的吸收

輻射的散射輻射的折射輻射的衍射輻射的旋轉第24頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月光譜法原理1.光譜產(chǎn)生的原理轉動：分子圍繞其質量中心的轉動振動：分子中原子間的相對運動電子：分子中電子相對原子核的運動平動：分子整體運動

E總=E0+E平+E轉+E振+E電在同一中電子能級中，因振動能量的不同又分為幾個振動能級，而在同一振動能級中，又因分子轉動能量的不同分為幾個轉動能級。第25頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月

(1)電子能級躍遷

所需的能量較大，其能量在1～20eV，產(chǎn)生的吸收光譜主要處于紫外－可見光區(qū)(200～780nm)；

(2)

振動能級躍遷

振動能級的能量差約為0.025～1eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于紅外區(qū)，紅外光譜或分子振轉光譜；(一)分子吸收光譜第26頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)轉動能級躍遷

振動能級的能量差約為0.025～0.003eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于遠紅外區(qū),遠紅外光譜或分子轉動光譜；(4)吸收光譜的波長分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級分布狀況，是物質定性的依據(jù)；第27頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月電子能級間躍遷的同時，總伴隨有振動和轉動能級間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動能級和轉動能級間躍遷產(chǎn)生的若干譜線而呈現(xiàn)寬譜帶。(一)分子吸收光譜第28頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月分類：1.物質類型不同：原子光譜、分子光譜、固體光譜。2.光譜產(chǎn)生方式：發(fā)射光譜、吸收光譜、散射光譜。3.光譜的性質和形狀：線狀光譜、帶狀光譜、連續(xù)光譜。第29頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月分子光譜分子光譜：就是測量分子轉動能級、分子中原子的能動能級（包括分子轉動能級）和分子電子能級（包括振-轉能級）躍遷所產(chǎn)生的分子光譜為基礎的定性、定量和物質結構分析法。對于分子光譜的意義：能級躍遷包括吸收外來的輻射和把吸收的能量再以光發(fā)射形式放出而回復到基態(tài)的兩個過程。第30頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月吸收光譜吸收光譜：是物質吸收相應得輻射能而產(chǎn)生的光譜。其產(chǎn)生的必要條件是所提供的輻射能量恰好滿足該吸收物質兩能級間躍遷所需要的能量。第31頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射光譜發(fā)射光譜：是指構成物質的原子、離子或分子受到輻射能、熱能、電能或化學能的激發(fā)而產(chǎn)生的光譜。物質發(fā)射的光譜有三種線狀光譜：由氣態(tài)或高溫下物質在離解為原子或離子時被激發(fā)而發(fā)射的光譜。帶狀光譜：是由分子被激發(fā)而發(fā)射的光譜。連續(xù)光譜：是由熾熱的固體或液體發(fā)射的。第32頁，課件共35頁，創(chuàng)作于2023年2月原子光譜分子光譜第33頁，