第二章光分析法導(dǎo)論

第二章光分析法導(dǎo)論第1頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概述光的性質(zhì)及其與物質(zhì)的相互作用光分析法的分類第2頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1概述光學(xué)分析法以物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立的分析方法。根據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或物質(zhì)與輻射的相互作用建立起來(lái)的一類分析方法。任何光學(xué)分析法包括三個(gè)主要過(guò)程：能源提供能量能量與被測(cè)物質(zhì)相互作用產(chǎn)生被檢測(cè)訊號(hào)

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

第10頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2光學(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)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(guò)空間而不需要任何物質(zhì)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(dòng)性：波長(zhǎng)、波數(shù)、頻率

相同振動(dòng)相位的相鄰兩點(diǎn)的線性距離、每厘米波的數(shù)目、每秒波動(dòng)次數(shù)第11頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共35頁(yè)，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(guān)系，奠定了分光光度分析法的理論基礎(chǔ)。Lambert－Beer定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

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

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

三、吸光系數(shù)(一)物理意義：

吸光物質(zhì)在單位濃度及單位厚度時(shí)的吸光度。

第15頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2光學(xué)性質(zhì)及其物質(zhì)的相互作用2.2.1.2光的微粒性：每個(gè)光子具有的能量R射線：≤0.1nmr射線發(fā)射、核反應(yīng)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(dòng)微波：0.1-100cm微波吸收、電子自旋共振、分子轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)線電：1-100m核磁共振第16頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第17頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3光與物質(zhì)的相互作用2.3.1光的吸收、發(fā)射光的吸收：當(dāng)光與物質(zhì)接觸時(shí)，某些頻率的光波選擇性吸收并使其強(qiáng)度減弱的現(xiàn)象。實(shí)質(zhì)：光的能量轉(zhuǎn)移到物質(zhì)的分子或原子中去了。使物質(zhì)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(dāng)受激物質(zhì)從高能態(tài)回到低能態(tài)時(shí)，往往以光的輻射形式釋放出多余的能量。第19頁(yè)，課件共35頁(yè)，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(guò)透明介質(zhì)，能量不變，頻率不變，知識(shí)速度變慢的現(xiàn)象。光的散射：光透過(guò)不均勻介質(zhì)，一部分光沿著其他方向傳播。光的折射：光從一透明介質(zhì)進(jìn)入另外一種透明介質(zhì)時(shí)，光的方向發(fā)生改變。色散：物質(zhì)對(duì)光的折射率隨著光的頻率變化而變化。第20頁(yè)，課件共35頁(yè)，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(dāng)頻率、振動(dòng)方向、周相相同的光源所發(fā)射的想干光波互相疊加時(shí)，產(chǎn)生明暗相間條紋。光的衍射：光波繞過(guò)障礙物而彎曲后傳播的現(xiàn)象。光的偏振：天然光通過(guò)某些物質(zhì)后，變?yōu)橹皇窃谝粋€(gè)固定方向有振動(dòng)的光。第21頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光分析法的分類光譜法：基于物質(zhì)內(nèi)部能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收、及散射光譜的強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的變化，所得的圖譜叫光譜，利用光譜進(jìn)行定性定量和結(jié)構(gòu)分析的方法。非光譜法：基于電磁波與物質(zhì)作用時(shí)，引起電磁輻射的某些性質(zhì)的變化的分析法。第23頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的光學(xué)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(xué)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(zhuǎn)第24頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光譜法原理1.光譜產(chǎn)生的原理轉(zhuǎn)動(dòng)：分子圍繞其質(zhì)量中心的轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)：分子中原子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)電子：分子中電子相對(duì)原子核的運(yùn)動(dòng)平動(dòng)：分子整體運(yùn)動(dòng)

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

(1)電子能級(jí)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(dòng)能級(jí)躍遷

振動(dòng)能級(jí)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(zhuǎn)光譜；(一)分子吸收光譜第26頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷

振動(dòng)能級(jí)的能量差約為0.025～0.003eV，躍遷產(chǎn)生的吸收光譜位于遠(yuǎn)紅外區(qū),遠(yuǎn)紅外光譜或分子轉(zhuǎn)動(dòng)光譜；(4)吸收光譜的波長(zhǎng)分布是由產(chǎn)生譜帶的躍遷能級(jí)間的能量差所決定，反映了分子內(nèi)部能級(jí)分布狀況，是物質(zhì)定性的依據(jù)；第27頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子能級(jí)間躍遷的同時(shí)，總伴隨有振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷。即電子光譜中總包含有振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)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(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分類：1.物質(zhì)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(zhì)和形狀：線狀光譜、帶狀光譜、連續(xù)光譜。第29頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分子光譜分子光譜：就是測(cè)量分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)、分子中原子的能動(dòng)能級(jí)（包括分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)）和分子電子能級(jí)（包括振-轉(zhuǎn)能級(jí)）躍遷所產(chǎn)生的分子光譜為基礎(chǔ)的定性、定量和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析法。對(duì)于分子光譜的意義：能級(jí)躍遷包括吸收外來(lái)的輻射和把吸收的能量再以光發(fā)射形式放出而回復(fù)到基態(tài)的兩個(gè)過(guò)程。第30頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月吸收光譜吸收光譜：是物質(zhì)吸收相應(yīng)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(zhì)兩能級(jí)間躍遷所需要的能量。第31頁(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)射光譜發(fā)射光譜：是指構(gòu)成物質(zhì)的原子、離子或分子受到輻射能、熱能、電能或化學(xué)能的激發(fā)而產(chǎn)生的光譜。物質(zhì)發(fā)射的光譜有三種線狀光譜：由氣態(tài)或高溫下物質(zhì)在離解為原子或離子時(shí)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(yè)，課件共35頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月原子光譜分子光譜第33頁(yè)，