現(xiàn)代分析技術(shù)光分析法導(dǎo)論

1、1 孫漢文編著.原子光譜分析，高等教育出版社，北京：2004.52 趙瑤興、孫祥玉編著.有機(jī)分子結(jié)構(gòu)光譜鑒定，科學(xué)出版社，北京：2003.33 常建華、董綺功編著.波譜原理及解析，科學(xué)出版社，2005.94 張華主編，彭勤紀(jì)、李亞明，張蓉 副主編.現(xiàn)代有機(jī)波譜分析，化工出版社，2005.85 武漢大學(xué)化學(xué)系編.儀器分析，高等教育出版社，2005.26 吳守國(guó)、袁倬斌編著. 電分析化學(xué)原理，中國(guó)科技大學(xué)出版社，合肥：2006.47 劉國(guó)詮、余兆樓編著. 色譜柱技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，北京：2001.78丁訓(xùn)民, 楊新菊, 王迅 ，表面物理與表面分析，復(fù)旦大學(xué)出版社 2004 9黃惠忠，論表面分析及

2、其在材料研究中的應(yīng)用，科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 200210約瑟夫王 著，朱永春、張玲 譯，分析電化學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，2009.1 1.4 儀器分析方法的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)儀器分析方法的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)一、精密度一、精密度二、準(zhǔn)確度二、準(zhǔn)確度三、選擇性三、選擇性四、標(biāo)準(zhǔn)曲線四、標(biāo)準(zhǔn)曲線五、靈敏度五、靈敏度六、檢出限六、檢出限最主要技術(shù)指標(biāo)最主要技術(shù)指標(biāo)一、精密度一、精密度1 1n nx xx x“相相對(duì)對(duì)偏偏差差”S Sn n1 1i i2 2i i 在在相同條件相同條件下用下用同一方法同一方法對(duì)對(duì)同一試樣同一試樣進(jìn)行的多次進(jìn)行的多次平行測(cè)定平行測(cè)定結(jié)結(jié)果之間的符合程度。果之間的符合程度。再現(xiàn)性再現(xiàn)性：不同

3、人員在不同實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果的精密度。：不同人員在不同實(shí)驗(yàn)室測(cè)定結(jié)果的精密度。重復(fù)性重復(fù)性：同一人員在相同條件下測(cè)定結(jié)果的精密度。：同一人員在相同條件下測(cè)定結(jié)果的精密度。精密度是測(cè)量中精密度是測(cè)量中隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差的量度。的量度。1 10 00 0% %x xS SS S對(duì)對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏偏差差”R RS SD Dr r相“二、準(zhǔn)確度二、準(zhǔn)確度100%100%x xE Er r準(zhǔn)確度是測(cè)量準(zhǔn)確度是測(cè)量系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差和和隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差的綜合量度。的綜合量度。多次測(cè)定的平均值與真實(shí)值（或標(biāo)準(zhǔn)值）相符合的程度。多次測(cè)定的平均值與真實(shí)值（或標(biāo)準(zhǔn)值）相符合的程度。一種分析方法，具有一種分析方法，具有較好的精

4、密度較好的精密度而且而且消除了系統(tǒng)誤差消除了系統(tǒng)誤差后，后，才會(huì)有較高的準(zhǔn)確度。才會(huì)有較高的準(zhǔn)確度。三、選擇性三、選擇性 分析方法不受試樣中基體共存物質(zhì)干擾的程度。分析方法不受試樣中基體共存物質(zhì)干擾的程度。選擇性越好，干擾越少。選擇性越好，干擾越少。四、標(biāo)準(zhǔn)曲線四、標(biāo)準(zhǔn)曲線1. 線性范圍線性范圍待測(cè)物質(zhì)的濃度或含量與儀器響應(yīng)（測(cè)定）信號(hào)的關(guān)系曲線。待測(cè)物質(zhì)的濃度或含量與儀器響應(yīng)（測(cè)定）信號(hào)的關(guān)系曲線。2. 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制Microsoft Excel五、靈敏度五、靈敏度b bd dc c（或或d dm m）d dx x濃濃度度（質(zhì)質(zhì)量量）變變化化量量信信號(hào)號(hào)變變化化量量靈靈敏敏度

5、度 待測(cè)組分單位濃度待測(cè)組分單位濃度(或或質(zhì)量質(zhì)量)的變化所引起測(cè)定的變化所引起測(cè)定信號(hào)值的變化程度。信號(hào)值的變化程度。 即，標(biāo)準(zhǔn)曲線在線即，標(biāo)準(zhǔn)曲線在線性范圍內(nèi)的斜率。性范圍內(nèi)的斜率。六、檢出限（與測(cè)定下限不同）六、檢出限（與測(cè)定下限不同）某一分析方法在某一分析方法在給定的置信度給定的置信度能夠被儀器檢出待測(cè)物質(zhì)的最低量。能夠被儀器檢出待測(cè)物質(zhì)的最低量。濃度、質(zhì)量或量濃度、質(zhì)量或量相對(duì)檢出限相對(duì)檢出限絕對(duì)檢出限絕對(duì)檢出限b b3S3Sb bA AA AD D0 00 0L L0 00 0L LS S 3 3A AA A檢出限是檢出限是靈敏度和精密度靈敏度和精密度的的綜合指標(biāo)綜合指標(biāo)。靈敏度和

6、精密度越高，檢出限越低。靈敏度和精密度越高，檢出限越低?？瞻仔盘?hào)平均值空白信號(hào)平均值空白信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)偏差空白信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)偏差檢出限檢出限1 1n nx xx x“相對(duì)偏差”S“相對(duì)偏差”Sn n1 1i i2 2i i9 9. .7 7。3 3范范圍圍內(nèi)內(nèi)的的概概率率為為9 9分分析析結(jié)結(jié)果果落落在在 估計(jì)值與總體參數(shù)在一定允許的誤差范圍以?xún)?nèi)，其相應(yīng)的估計(jì)值與總體參數(shù)在一定允許的誤差范圍以?xún)?nèi)，其相應(yīng)的概率有多大，這個(gè)相應(yīng)的概率稱(chēng)作置信度。概率有多大，這個(gè)相應(yīng)的概率稱(chēng)作置信度。 2 22 22 2u ux xe e2 21 1y y若若測(cè)測(cè)定定數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)呈呈正正態(tài)態(tài)分分布布第第2章章 光分析法導(dǎo)論光分析法

7、導(dǎo)論光分析法光分析法 基于檢測(cè)基于檢測(cè)“能量與待測(cè)物質(zhì)作用后能量與待測(cè)物質(zhì)作用后”產(chǎn)生的光輻射信號(hào)或所產(chǎn)生的光輻射信號(hào)或所引起的變化的分析方法。引起的變化的分析方法。三個(gè)基本三個(gè)基本組成部分組成部分信號(hào)發(fā)生器：提供能量并與待測(cè)物質(zhì)相互作用信號(hào)發(fā)生器：提供能量并與待測(cè)物質(zhì)相互作用色散系統(tǒng)（光譜法）色散系統(tǒng)（光譜法）信號(hào)檢測(cè)與處理系統(tǒng)。信號(hào)檢測(cè)與處理系統(tǒng)。光分析儀器及光分析法的發(fā)展光分析儀器及光分析法的發(fā)展（1）檢測(cè)的選擇性和靈敏性）檢測(cè)的選擇性和靈敏性（3）應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大）應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大（2）檢測(cè)信息量豐富，多組分同時(shí)檢測(cè)）檢測(cè)信息量豐富，多組分同時(shí)檢測(cè) 激光誘導(dǎo)熒光光譜：可以檢測(cè)單個(gè)分子。

8、激光誘導(dǎo)熒光光譜：可以檢測(cè)單個(gè)分子。電荷耦合陣列檢測(cè)器、光電二極管陣列檢測(cè)器電荷耦合陣列檢測(cè)器、光電二極管陣列檢測(cè)器優(yōu)越性：定性、定量、定結(jié)構(gòu)、表面分析、幾何模型確定。優(yōu)越性：定性、定量、定結(jié)構(gòu)、表面分析、幾何模型確定。生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、化工、環(huán)境、商檢、空間探索等領(lǐng)域。生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品、化工、環(huán)境、商檢、空間探索等領(lǐng)域。一、光與電磁輻射一、光與電磁輻射hchchvE波動(dòng)性波動(dòng)性波粒二象性波粒二象性粒子性粒子性波長(zhǎng)波長(zhǎng)（或波數(shù)（或波數(shù)）與頻率）與頻率光量子（光子）的能量光量子（光子）的能量 E E 光是一種電磁輻射，具有波粒二象性。光是一種電磁輻射，具有波粒二象性。能能譜譜波波譜譜光光

9、學(xué)學(xué)光光譜譜能譜能譜波譜波譜射線和射線和 X 射線。射線。波長(zhǎng)波長(zhǎng) 1 mm、能量小于、能量小于10-3 eV，波動(dòng)性比較明顯。，波動(dòng)性比較明顯。微波和無(wú)線電波微波和無(wú)線電波 波長(zhǎng)很短（波長(zhǎng)很短（ 10 nm）、能量大于）、能量大于102 eV，粒子性比較明顯。，粒子性比較明顯。 “波譜分析法波譜分析法” “能譜分析法能譜分析法”波長(zhǎng)和能量介于能譜和波譜之間，可借助光學(xué)儀器獲得。波長(zhǎng)和能量介于能譜和波譜之間，可借助光學(xué)儀器獲得。光學(xué)光譜光學(xué)光譜“光譜分析法光譜分析法”真空紫外、近紫外、可見(jiàn)光、近紅外、遠(yuǎn)紅外。真空紫外、近紫外、可見(jiàn)光、近紅外、遠(yuǎn)紅外。單色光單色光復(fù)合光復(fù)合光包含多種頻率成分的光

10、。包含多種頻率成分的光。單色光的單色性用光譜線的寬度（或半寬度）來(lái)表示。單色光的單色性用光譜線的寬度（或半寬度）來(lái)表示。 只包含一種頻率成分的光。只包含一種頻率成分的光。二、光與物質(zhì)的相互作用二、光與物質(zhì)的相互作用（1）光的吸收）光的吸收（2）光的發(fā)射）光的發(fā)射（3）光的透射）光的透射（4）光的散射）光的散射（5）光的折射）光的折射（6）光的干涉）光的干涉（7）光的衍射）光的衍射（8）光的偏振）光的偏振0 0I II IT T I II IlglgT T1 1lglgA A0 0透射率為透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比透射率為透射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比吸光度為物質(zhì)對(duì)光的吸收程度吸光度為物質(zhì)對(duì)光的吸收

11、程度光的吸收光的吸收光與物質(zhì)接觸時(shí)，某些頻率的光被選擇性吸收并使其強(qiáng)度減弱。光與物質(zhì)接觸時(shí)，某些頻率的光被選擇性吸收并使其強(qiáng)度減弱。光可分為光可分為分子吸收分子吸收和和原子吸收原子吸收。光的吸收定律（光的吸收定律（朗伯比爾定律朗伯比爾定律）KcL0eII 或 KcLA 在一定濃度范圍內(nèi)，物質(zhì)的吸光度在一定濃度范圍內(nèi)，物質(zhì)的吸光度 A 與吸光樣品的濃度與吸光樣品的濃度 c 及厚及厚度度 L 的乘積成正比。的乘積成正比。吸收光譜法定量分析的基礎(chǔ)與依據(jù)。吸收光譜法定量分析的基礎(chǔ)與依據(jù)。 當(dāng)受激物質(zhì)從高能態(tài)回到低能態(tài)時(shí)，以光輻射的形式釋放出當(dāng)受激物質(zhì)從高能態(tài)回到低能態(tài)時(shí)，以光輻射的形式釋放出多余的能量

12、。多余的能量。光的發(fā)射光的發(fā)射原子發(fā)射、分子發(fā)射以及原子發(fā)射、分子發(fā)射以及 X 射線等。射線等。熱能、電能或其他外界能量熱能、電能或其他外界能量光的透射光的透射光通過(guò)透明介質(zhì)時(shí)，光的光通過(guò)透明介質(zhì)時(shí)，光的頻率沒(méi)有變化頻率沒(méi)有變化，只是，只是傳播速度減慢。傳播速度減慢。 僅引起微粒的價(jià)電子相對(duì)于原子核的振動(dòng)，光能只是瞬間地僅引起微粒的價(jià)電子相對(duì)于原子核的振動(dòng)，光能只是瞬間地被保留而無(wú)損失）被保留而無(wú)損失） 光的散射光的散射 光通過(guò)不均勻介質(zhì)時(shí)，光通過(guò)不均勻介質(zhì)時(shí)，一部分光一部分光改變了前進(jìn)方向改變了前進(jìn)方向，且方向的，且方向的改變?cè)诤暧^上具有不確定性。改變?cè)诤暧^上具有不確定性。 一般可分為丁鐸爾

13、（一般可分為丁鐸爾（Tyndall）散射和分子散射兩類(lèi)。）散射和分子散射兩類(lèi)。 丁鐸爾散射丁鐸爾散射：被照射粒子的直徑等于或大于入射光的波長(zhǎng)時(shí)：被照射粒子的直徑等于或大于入射光的波長(zhǎng)時(shí)所發(fā)生的散射，其特點(diǎn)是光的波長(zhǎng)不發(fā)生改變。所發(fā)生的散射，其特點(diǎn)是光的波長(zhǎng)不發(fā)生改變。 分子散射分子散射：當(dāng)被照射試樣粒子的直徑小于入射光波長(zhǎng)（通常：當(dāng)被照射試樣粒子的直徑小于入射光波長(zhǎng)（通常為分子）時(shí)所發(fā)生的散射。當(dāng)光子與分子發(fā)生彈性碰撞時(shí)，所發(fā)為分子）時(shí)所發(fā)生的散射。當(dāng)光子與分子發(fā)生彈性碰撞時(shí)，所發(fā)生的散射為瑞利散射；當(dāng)光子與分子發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，所發(fā)生生的散射為瑞利散射；當(dāng)光子與分子發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，所發(fā)生的

14、散射為拉曼（的散射為拉曼（Raman）散射。）散射。4 44 41 1v vI I正正比比散散射射光光頻頻率率的的四四次次方方成成理理論論上上，散散射射光光強(qiáng)強(qiáng)I I與與：光的折射光的折射 光從一種透明介質(zhì)進(jìn)光從一種透明介質(zhì)進(jìn)入另一種透明介質(zhì)時(shí)，入另一種透明介質(zhì)時(shí)，光光束束前進(jìn)方向發(fā)生改變前進(jìn)方向發(fā)生改變。 由光在不同介質(zhì)中的傳由光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同而引起的。播速度不同而引起的。色散色散 物質(zhì)對(duì)光的物質(zhì)對(duì)光的折射率隨光折射率隨光頻率的變化而變化頻率的變化而變化。不同波長(zhǎng)的光在棱鏡中的色散不同波長(zhǎng)的光在棱鏡中的色散 光譜分析中廣泛利用色散光譜分析中廣泛利用色散現(xiàn)象來(lái)獲得單色光?，F(xiàn)象來(lái)獲得

15、單色光。 光的干涉光的干涉 當(dāng)當(dāng)頻率、振動(dòng)（方向）、周相相同頻率、振動(dòng)（方向）、周相相同（或周相差保持恒定）的光（或周相差保持恒定）的光源所發(fā)射的相干光波互相疊加時(shí)，產(chǎn)生源所發(fā)射的相干光波互相疊加時(shí)，產(chǎn)生明暗相間明暗相間的條紋。的條紋。S1S2Sd 當(dāng)光程差當(dāng)光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)：時(shí)：= K（K=0,1,2,），兩），兩束光波將相互加強(qiáng)到最大程度，在焦點(diǎn)上形成束光波將相互加強(qiáng)到最大程度，在焦點(diǎn)上形成明條紋明條紋。 當(dāng)當(dāng)?shù)扔诎氩ㄩL(zhǎng)的奇數(shù)倍等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)：時(shí)：= (2K+1)/2(K=0,1,2,)，兩，兩束光波將相互減弱到最大程度，在焦點(diǎn)上減弱形成束光波將相互減弱到最大

16、程度，在焦點(diǎn)上減弱形成暗條紋暗條紋。光的衍射光的衍射光波光波繞過(guò)障礙物繞過(guò)障礙物而彎曲向后傳而彎曲向后傳播。衍射現(xiàn)象是干涉的結(jié)果。播。衍射現(xiàn)象是干涉的結(jié)果。光的偏振光的偏振 天然光通過(guò)某些物質(zhì)時(shí)，變?yōu)樘烊还馔ㄟ^(guò)某些物質(zhì)時(shí)，變?yōu)橹辉谝粋€(gè)固定方向有振動(dòng)的光只在一個(gè)固定方向有振動(dòng)的光，即即平面偏振光平面偏振光。 平面偏振光可視為由周期、振幅都相同，而旋轉(zhuǎn)方向相反的平面偏振光可視為由周期、振幅都相同，而旋轉(zhuǎn)方向相反的左、右圓偏振光疊加而成。左、右圓偏振光疊加而成。 在整個(gè)傳播過(guò)程中，左、右圓偏振光的振幅和速率相同，疊在整個(gè)傳播過(guò)程中，左、右圓偏振光的振幅和速率相同，疊加而成的平面偏振光的振動(dòng)方向始終不

17、變。加而成的平面偏振光的振動(dòng)方向始終不變。旋光色散旋光色散 旋光產(chǎn)生的原因是入射光左、右圓偏振成分在介質(zhì)中折射率旋光產(chǎn)生的原因是入射光左、右圓偏振成分在介質(zhì)中折射率不同，不同，與與的函數(shù)關(guān)系為的函數(shù)關(guān)系為旋光色散旋光色散。 平面偏振光通過(guò)具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)介質(zhì)時(shí)，左、右圓偏振光在介平面偏振光通過(guò)具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)介質(zhì)時(shí)，左、右圓偏振光在介質(zhì)中的傳播速率和折射率相同，入射光的振動(dòng)方向不變，此介質(zhì)中的傳播速率和折射率相同，入射光的振動(dòng)方向不變，此介質(zhì)為質(zhì)為非旋光性物質(zhì)非旋光性物質(zhì)。 平面偏振光通過(guò)具有不平面偏振光通過(guò)具有不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)介質(zhì)（晶體或手對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)介質(zhì)（晶體或手性化合物溶液）時(shí)，平面性化合物溶液）時(shí)，平面

18、圓偏振光在介質(zhì)中的振動(dòng)圓偏振光在介質(zhì)中的振動(dòng)方向發(fā)生改變，此介質(zhì)為方向發(fā)生改變，此介質(zhì)為旋光物質(zhì)旋光物質(zhì)，振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)平面旋轉(zhuǎn)的角度（的角度（）為）為旋光度旋光度。旋光色散曲線（旋光光譜）旋光色散曲線（旋光光譜） 同一種物質(zhì)在不同波長(zhǎng)（同一種物質(zhì)在不同波長(zhǎng)（）下的旋光度（）下的旋光度（），即），即-曲線。曲線?？祁D效應(yīng)曲線科頓效應(yīng)曲線 如果化合物中存在不對(duì)如果化合物中存在不對(duì)稱(chēng)發(fā)色團(tuán)，則在其吸收帶稱(chēng)發(fā)色團(tuán)，則在其吸收帶附近形成有峰和谷的旋光附近形成有峰和谷的旋光色散譜線，即為科頓效應(yīng)色散譜線，即為科頓效應(yīng)曲線。曲線。 當(dāng)旋光活性物質(zhì)對(duì)左、右圓偏當(dāng)旋光活性物質(zhì)對(duì)左、右圓偏振光的吸收能力不同

19、時(shí)，左、右振光的吸收能力不同時(shí)，左、右圓偏振光的速率和振幅都不相同，圓偏振光的速率和振幅都不相同，此時(shí)由兩者疊加產(chǎn)生橢圓偏振光，此時(shí)由兩者疊加產(chǎn)生橢圓偏振光，這種現(xiàn)象為圓二色性。這種現(xiàn)象為圓二色性。圓二色性圓二色性二二色色譜譜（C CD D譜譜）。曲曲線線為為圓圓二二色色曲曲線線或或圓圓- -或或- -）表表示示圓圓二二色色性性，A A（）或或摩摩爾爾吸吸收收系系數(shù)數(shù)差差A(yù) AA A可可用用吸吸光光度度差差A(yù) A（D DL LD DL L光光分分析析法法光譜法光譜法非光譜法非光譜法產(chǎn)生物質(zhì)：原子光譜、分子光譜和固體光譜產(chǎn)生物質(zhì)：原子光譜、分子光譜和固體光譜光譜形式：光譜形式：發(fā)射光譜發(fā)射光譜、

20、吸收光譜吸收光譜和和散射光譜散射光譜光譜形狀：線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜光譜形狀：線光譜、帶光譜和連續(xù)光譜折射法、干涉法、衍射法、折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圓二色性法等旋光法和圓二色性法等一、光譜法一、光譜法 能源與物質(zhì)相互作用；能源與物質(zhì)相互作用； 引起原子、分子內(nèi)部量子化能級(jí)之間躍遷；引起原子、分子內(nèi)部量子化能級(jí)之間躍遷； 產(chǎn)生光產(chǎn)生光吸收、發(fā)射、散射吸收、發(fā)射、散射等；等； 檢測(cè)波長(zhǎng)與強(qiáng)度的變化。檢測(cè)波長(zhǎng)與強(qiáng)度的變化。1. 光譜產(chǎn)生的原理光譜產(chǎn)生的原理分子總能量零點(diǎn)能分子總能量零點(diǎn)能 平動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)能振動(dòng)能電子能平動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)能振動(dòng)能電子能 物質(zhì)組成微粒的運(yùn)動(dòng)物質(zhì)組成微粒的運(yùn)動(dòng) 分子整體的平

21、動(dòng)，分子圍繞其質(zhì)量中心的分子整體的平動(dòng)，分子圍繞其質(zhì)量中心的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，分子中原子間，分子中原子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（振動(dòng)振動(dòng)），分子中的電子相對(duì)原子核的運(yùn)動(dòng)。），分子中的電子相對(duì)原子核的運(yùn)動(dòng)。E總總E0 + E平平 + E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) + E振振 + E電電 分子運(yùn)動(dòng)對(duì)其無(wú)影響分子運(yùn)動(dòng)對(duì)其無(wú)影響連續(xù)變化，不產(chǎn)生光譜連續(xù)變化，不產(chǎn)生光譜與光譜有關(guān)與光譜有關(guān)吸收或發(fā)射光子的能量（量子化）：吸收或發(fā)射光子的能量（量子化）：hchchvEE光光E轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) + E振振 + E電電 物質(zhì)粒子產(chǎn)生能級(jí)躍遷時(shí)，只能物質(zhì)粒子產(chǎn)生能級(jí)躍遷時(shí)，只能吸收或發(fā)射與粒子運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的特吸收或發(fā)射與粒子運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的特定頻率（或波長(zhǎng)）

22、的光能，形成相定頻率（或波長(zhǎng)）的光能，形成相應(yīng)的特征光譜。應(yīng)的特征光譜。 分子能級(jí)包括分子能級(jí)包括電子能級(jí)電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)振動(dòng)能級(jí)和和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。每個(gè)電子能級(jí)。每個(gè)電子能級(jí)上疊加了許多振動(dòng)能級(jí)，每個(gè)振動(dòng)能級(jí)疊加了許多轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。上疊加了許多振動(dòng)能級(jí)，每個(gè)振動(dòng)能級(jí)疊加了許多轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。電子能量電子能量為為 120 eV，電子光譜在，電子光譜在可見(jiàn)光或紫外光波段可見(jiàn)光或紫外光波段。分子分子轉(zhuǎn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)動(dòng)能量 0.05eV，相當(dāng)于遠(yuǎn)紅外光的能量，轉(zhuǎn)動(dòng)光，相當(dāng)于遠(yuǎn)紅外光的能量，轉(zhuǎn)動(dòng)光譜在遠(yuǎn)紅外波段。譜在遠(yuǎn)紅外波段。分子分子振動(dòng)能量振動(dòng)能量為為 0.051 eV，振動(dòng)光譜位于，振動(dòng)光譜位于中紅外波段中

23、紅外波段。（ 1）原子光譜、分子光譜和固體光譜）原子光譜、分子光譜和固體光譜原原子子光光譜譜稀薄氣體原子之間的相互作用力較小，無(wú)振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。稀薄氣體原子之間的相互作用力較小，無(wú)振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。氣態(tài)原子能級(jí)躍遷，發(fā)射或吸收一定頻率，氣態(tài)原子能級(jí)躍遷，發(fā)射或吸收一定頻率，線狀光譜（圖）線狀光譜（圖）。（ 1）原子光譜、分子光譜和固體光譜）原子光譜、分子光譜和固體光譜分分子子光光譜譜氣態(tài)或溶液中的分子能級(jí)躍遷，發(fā)射或吸收一定頻氣態(tài)或溶液中的分子能級(jí)躍遷，發(fā)射或吸收一定頻率，率，帶狀光譜（圖）。帶狀光譜（圖）。（ 1）原子光譜、分子光譜和固體光譜）原子光譜、分子光譜和固體光譜固固體體光光譜譜熾熱的

24、固體物質(zhì)及復(fù)雜分子受激后，熾熱的固體物質(zhì)及復(fù)雜分子受激后，連續(xù)光譜（圖）連續(xù)光譜（圖）。（ 2）吸收光譜、發(fā)射光譜和散射光譜）吸收光譜、發(fā)射光譜和散射光譜吸收光譜吸收光譜物質(zhì)受光輻射，分子、原子、強(qiáng)磁場(chǎng)中的自旋原子核，吸收特物質(zhì)受光輻射，分子、原子、強(qiáng)磁場(chǎng)中的自旋原子核，吸收特定的光子，由低能態(tài)（多為基態(tài)）躍遷到高能態(tài)（激發(fā)態(tài)）。定的光子，由低能態(tài)（多為基態(tài)）躍遷到高能態(tài)（激發(fā)態(tài)）。特征特征 可分為分子吸收光譜（紫外可見(jiàn)吸收光譜、紅外吸收光可分為分子吸收光譜（紫外可見(jiàn)吸收光譜、紅外吸收光譜）、原子吸收光譜及核磁共振波譜。譜）、原子吸收光譜及核磁共振波譜。在連續(xù)的亮背景上有暗線或暗區(qū)。在連續(xù)的亮

25、背景上有暗線或暗區(qū)。吸收光能的分子或原子處于高能態(tài)，回到基態(tài)或較低能態(tài)重新吸收光能的分子或原子處于高能態(tài)，回到基態(tài)或較低能態(tài)重新以光輻射形式釋放出所吸收的能量。以光輻射形式釋放出所吸收的能量。發(fā)射光譜發(fā)射光譜特征特征可分為原子（離子）發(fā)射光譜、分子發(fā)射光譜和可分為原子（離子）發(fā)射光譜、分子發(fā)射光譜和 X 射線發(fā)射光譜。射線發(fā)射光譜。在暗背景上有明亮的譜線或譜區(qū)。在暗背景上有明亮的譜線或譜區(qū)。散射光譜（瑞利散射和拉曼散射）散射光譜（瑞利散射和拉曼散射）瑞瑞利利散散射射物質(zhì)受光輻射，發(fā)生彈性碰撞，散射光與入射光波長(zhǎng)相同。物質(zhì)受光輻射，發(fā)生彈性碰撞，散射光與入射光波長(zhǎng)相同。散射光譜（瑞利散射和拉曼散

26、射）散射光譜（瑞利散射和拉曼散射）拉拉曼曼散散射射 物質(zhì)受光輻射，發(fā)生非彈性碰撞，有能量損失，散射光物質(zhì)受光輻射，發(fā)生非彈性碰撞，有能量損失，散射光波長(zhǎng)較入射光長(zhǎng)。波長(zhǎng)較入射光長(zhǎng)。基于原子、分子外層電子躍遷的光譜法基于原子、分子外層電子躍遷的光譜法原子吸收光譜法原子吸收光譜法 基于基態(tài)原子外層電子對(duì)其共振發(fā)射的吸收的定量分析方法，基于基態(tài)原子外層電子對(duì)其共振發(fā)射的吸收的定量分析方法，是應(yīng)用廣泛的低含量元素的定量測(cè)定方法，能測(cè)定是應(yīng)用廣泛的低含量元素的定量測(cè)定方法，能測(cè)定60多種金屬多種金屬元素，檢出限達(dá)元素，檢出限達(dá) ng/mL。原子發(fā)射光譜法原子發(fā)射光譜法 基于受激原子或離子外層電子發(fā)射特征

27、光學(xué)光譜而回到較低基于受激原子或離子外層電子發(fā)射特征光學(xué)光譜而回到較低能級(jí)的定量和定性分析方法，是多元素同時(shí)測(cè)定的有效方法，能級(jí)的定量和定性分析方法，是多元素同時(shí)測(cè)定的有效方法，能測(cè)定約能測(cè)定約70種元素，檢出限達(dá)種元素，檢出限達(dá) ng/mL。原子熒光光譜法原子熒光光譜法 氣態(tài)自由原子吸收特征波長(zhǎng)的輻射后，原子外層電子從基態(tài)氣態(tài)自由原子吸收特征波長(zhǎng)的輻射后，原子外層電子從基態(tài)或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，約或低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，約10-8s后，又躍遷至基態(tài)或低能態(tài)，后，又躍遷至基態(tài)或低能態(tài)，同時(shí)發(fā)射出同時(shí)發(fā)射出與原激發(fā)波長(zhǎng)相同或不同的輻射與原激發(fā)波長(zhǎng)相同或不同的輻射，即為原子熒光。，即為原子熒光。原子

28、熒光光譜法較原子吸收更靈敏，但應(yīng)用對(duì)象要窄。原子熒光光譜法較原子吸收更靈敏，但應(yīng)用對(duì)象要窄。紫外紫外-可見(jiàn)吸收光譜法可見(jiàn)吸收光譜法 利用分子吸收紫外利用分子吸收紫外-可見(jiàn)光，產(chǎn)生分子外層電子能級(jí)躍遷所形可見(jiàn)光，產(chǎn)生分子外層電子能級(jí)躍遷所形成的吸收光譜。測(cè)定對(duì)象通常是具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合成的吸收光譜。測(cè)定對(duì)象通常是具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。物。 UV253.7分子熒光光譜法和分子磷光光譜法分子熒光光譜法和分子磷光光譜法第二激發(fā)單重態(tài)第二激發(fā)單重態(tài)第一激發(fā)單重態(tài)第一激發(fā)單重態(tài)第一激發(fā)三重態(tài)第一激發(fā)三重態(tài)分子熒光光譜法和分子磷光光譜法分子熒光光譜法和分子磷光光譜法 當(dāng)分子吸收電磁輻射后激發(fā)

29、至激發(fā)單重態(tài)，并通過(guò)當(dāng)分子吸收電磁輻射后激發(fā)至激發(fā)單重態(tài)，并通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)移內(nèi)轉(zhuǎn)移和和振動(dòng)弛豫振動(dòng)弛豫等非輻射弛豫釋放部分能量而到達(dá)第一激發(fā)等非輻射弛豫釋放部分能量而到達(dá)第一激發(fā)單重態(tài)單重態(tài)的的最低能層，然后通過(guò)發(fā)光的形式躍遷返回到基態(tài)，所發(fā)射的光最低能層，然后通過(guò)發(fā)光的形式躍遷返回到基態(tài)，所發(fā)射的光為為分子熒光分子熒光。 當(dāng)分子吸收電磁輻射后激發(fā)至激發(fā)單重態(tài)，并通過(guò)當(dāng)分子吸收電磁輻射后激發(fā)至激發(fā)單重態(tài)，并通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)移內(nèi)轉(zhuǎn)移、振動(dòng)弛豫振動(dòng)弛豫和和系間竄越系間竄越等非輻射弛豫釋放部分能量而到達(dá)第一激等非輻射弛豫釋放部分能量而到達(dá)第一激發(fā)發(fā)三重態(tài)三重態(tài)的最低能層，然后通過(guò)發(fā)光的形式躍遷返回到基態(tài)，的最低能

30、層，然后通過(guò)發(fā)光的形式躍遷返回到基態(tài)，所發(fā)射的光為所發(fā)射的光為分子磷光分子磷光。 分子熒光光譜法和分子磷光光譜法常用于物質(zhì)的高靈敏定量分子熒光光譜法和分子磷光光譜法常用于物質(zhì)的高靈敏定量分析，其應(yīng)用對(duì)象范圍較紫外分析，其應(yīng)用對(duì)象范圍較紫外-可見(jiàn)吸收光譜法窄，分子磷光光可見(jiàn)吸收光譜法窄，分子磷光光譜法應(yīng)用范圍較分子熒光光譜法窄。譜法應(yīng)用范圍較分子熒光光譜法窄?；瘜W(xué)發(fā)光分析法化學(xué)發(fā)光分析法 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)提供激發(fā)能，使該化學(xué)反應(yīng)的一種反應(yīng)產(chǎn)物的通過(guò)化學(xué)反應(yīng)提供激發(fā)能，使該化學(xué)反應(yīng)的一種反應(yīng)產(chǎn)物的分子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子，激發(fā)態(tài)分子躍遷回到基態(tài)時(shí)，分子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子，激發(fā)態(tài)分子躍遷回到基態(tài)時(shí)

31、，通過(guò)發(fā)光的形式釋放能量。通過(guò)發(fā)光的形式釋放能量。 化學(xué)發(fā)光分析法的應(yīng)用對(duì)象范圍較紫外化學(xué)發(fā)光分析法的應(yīng)用對(duì)象范圍較紫外-可見(jiàn)吸收光譜和熒光可見(jiàn)吸收光譜和熒光光譜法都要窄。光譜法都要窄?；诜肿愚D(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)能級(jí)躍遷的光譜法基于分子轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)能級(jí)躍遷的光譜法紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法 吸收發(fā)生時(shí)，不存在電子能級(jí)之間的躍遷，只存在振動(dòng)能級(jí)吸收發(fā)生時(shí)，不存在電子能級(jí)之間的躍遷，只存在振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷。和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)之間的躍遷。 分子外層電子發(fā)生能級(jí)間的躍遷，也涉及分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)分子外層電子發(fā)生能級(jí)間的躍遷，也涉及分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，但分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)躍遷能量的貢獻(xiàn)較小，在相應(yīng)的能級(jí)，但

32、分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)躍遷能量的貢獻(xiàn)較小，在相應(yīng)的分子光譜中，分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能級(jí)不能突顯出來(lái)。分子光譜中，分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能級(jí)不能突顯出來(lái)。基于原子內(nèi)層電子能級(jí)躍遷的光譜法基于原子內(nèi)層電子能級(jí)躍遷的光譜法 基于高能電子的減速運(yùn)動(dòng)或原子內(nèi)層電子躍遷所產(chǎn)生的短波基于高能電子的減速運(yùn)動(dòng)或原子內(nèi)層電子躍遷所產(chǎn)生的短波電磁輻射所建立的分析方法，包括電磁輻射所建立的分析方法，包括 X射線熒光法、射線熒光法、X射線吸收法射線吸收法和和X射線衍射法。射線衍射法?；谠雍四芗?jí)躍遷的光譜法基于原子核能級(jí)躍遷的光譜法 即核磁共振波譜法。即核磁共振波譜法。 在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，核自旋磁矩與外磁場(chǎng)相互作用分裂為能量在強(qiáng)磁場(chǎng)

33、作用下，核自旋磁矩與外磁場(chǎng)相互作用分裂為能量不同的核磁能級(jí)，核磁能級(jí)之間的躍遷吸收或發(fā)射射頻區(qū)的電不同的核磁能級(jí)，核磁能級(jí)之間的躍遷吸收或發(fā)射射頻區(qū)的電磁波。磁波。 適用于有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定，以及分子的動(dòng)態(tài)效應(yīng)、氫鍵適用于有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定，以及分子的動(dòng)態(tài)效應(yīng)、氫鍵的形成、互變異構(gòu)反應(yīng)等化學(xué)研究。的形成、互變異構(gòu)反應(yīng)等化學(xué)研究?；诨赗aman散射的光譜法散射的光譜法 一定頻率的單色光照射到透明物質(zhì)上，光子與物質(zhì)分子發(fā)生一定頻率的單色光照射到透明物質(zhì)上，光子與物質(zhì)分子發(fā)生能量交換而產(chǎn)生散射現(xiàn)象，光子的運(yùn)動(dòng)方向和能量發(fā)生改變，能量交換而產(chǎn)生散射現(xiàn)象，光子的運(yùn)動(dòng)方向和能量發(fā)生改變，即為即為R

34、aman散射。散射。 其散射光的頻率與入射光的頻率不同，產(chǎn)生其散射光的頻率與入射光的頻率不同，產(chǎn)生Raman位移。位移。Raman 位移的大小與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)，利用位移的大小與分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)有關(guān)，利用Raman 位移研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法為位移研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法為Raman 光譜法。光譜法。二、非光譜法二、非光譜法 不涉及能級(jí)躍遷，不以波長(zhǎng)為特征信號(hào)，通常測(cè)量電磁輻射不涉及能級(jí)躍遷，不以波長(zhǎng)為特征信號(hào)，通常測(cè)量電磁輻射某些基本性質(zhì)（反射、折射、干涉、衍射和偏振等）變化。某些基本性質(zhì)（反射、折射、干涉、衍射和偏振等）變化。主要有折射法、干涉法、衍射法、旋光法和圓二色性法等。主要有折射

35、法、干涉法、衍射法、旋光法和圓二色性法等。折射法折射法 基于測(cè)量物質(zhì)折射率的方法，可用于純化合物的定性及純度基于測(cè)量物質(zhì)折射率的方法，可用于純化合物的定性及純度測(cè)定，可用作二元混合物的定量分析，還可得到物質(zhì)的基本性質(zhì)測(cè)定，可用作二元混合物的定量分析，還可得到物質(zhì)的基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的某些信息。和結(jié)構(gòu)的某些信息。 測(cè)定時(shí)，不要求測(cè)出折射率的絕對(duì)值，僅需與標(biāo)準(zhǔn)氣體或溶測(cè)定時(shí)，不要求測(cè)出折射率的絕對(duì)值，僅需與標(biāo)準(zhǔn)氣體或溶劑進(jìn)行比較，測(cè)出折射率的差值即可。劑進(jìn)行比較，測(cè)出折射率的差值即可。 目前，已有攜帶式瑞利干涉儀可供實(shí)際工作應(yīng)用。折射法已目前，已有攜帶式瑞利干涉儀可供實(shí)際工作應(yīng)用。折射法已應(yīng)用于水、膠體溶液、發(fā)酵液、牛奶以及血漿、血液中二氧化碳，應(yīng)用于水、膠體溶液、發(fā)酵液、牛奶以及血漿、血液中二氧化碳，酶的活性和重水濃度等的測(cè)定。酶的活性和重水濃度等的測(cè)定。旋光法旋光法 利用溶液的旋光性與分子非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的密切關(guān)系，可用作鑒利用溶液的旋光