文档介绍：第二章光谱分析法导论
主要内容与重点
电磁辐射及其与物质的相互作用
吸收与发射的原理、种类及应用
各类光谱分析方法产生的基本原理
各类光谱分析仪器的基本结构
单色器的结构;棱镜与光栅的分光原理;光栅的性能指标;狭缝的概念以及狭缝的选择
常用光源的基本种类
常用检测器及其基本原理与应用
光谱的分类依据
利用光电转换或其它电子器件测定“辐射与物质相互作用”之后的辐射强度等光学特性的改变,进行物质的定性、定量和结构分析的方法。
历史上,此相互作用只是局限于电磁辐射与物质的作用,这也是目前应用最为普遍的方法。现在,光谱方法已扩展到其它各种形式的能量与物质的相互作用,如声波、粒子束(离子和电子)等与物质的作用。
什么方法称为光分析方法呢?
一、电磁辐射
§2-1 电磁辐射的基本性质
所谓电磁辐射是指一种以极大的速度通过空间转播能量的电磁波
光就是一种电磁波
二、电磁辐射的基本性质
———波粒二象性
波动性指电磁波以正弦波的形式向前传播,可以叠加,
并具有折射、衍射、干涉等波的现象。
y
t
频率相同的正弦波叠加得相同频率的合成正弦波
波的叠加
二电磁辐射的基本性质
1/1
1/1
1/()
频率不同的正弦波叠加得不同频率的非正弦波;更多的正弦波叠加可形成方波
粒子性是指电磁波具有一定的能量,且其能量是量子化
的,当物质发射电磁波或者电磁波被物质吸收时,就会
发生能量跃迁。
波的叠加
电磁辐射的基本性质
1、波动性的主要描述参数
参数
符号
单位
备注
波长
nm、Å (10-1nm)等
用于大部分光谱中
波数
cm-1
常用于红外光谱中
频率
Hz; s-1
常用于核磁共振谱中
各参数之间的关系:
C = ×1010 cm/s
三描述电磁辐射的基本参数
电磁辐射的基本性质
E = h
三描述电磁辐射的基本参数
2、微粒性的主要描述参数
——能量(E),单位主要有 J、eV
3、波动性与微粒性之间的关系
——Einstein理论(1905年提出)
Planch常数。h=×10-34
电磁波的频率
=hc/
电磁波的波长
1eV=10-19J
电磁辐射的基本性质
四电磁波谱
1、何谓电磁波谱?
电磁波以波长(或频率或能量)的次序(从高到低或相反)排列的谱线
2、电磁波谱
射线
x射线
紫外光
红外光
微波
无线电波
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm cm 10cm 103 cm 105 cm
可见光
电磁辐射的基本性质
五电磁辐射与物质的相互作用
电磁辐射的基本性质
★吸收
★发射
★非辐射弛豫
★散射
★透射
★折射
★反射
★干涉
★衍射
★偏振
量子理论(Max Planck,1900):
什么是能态(Energy state)
物质粒子总是处于特定的不连续的能量状态,即能量是量子化的;处于不同能量状态粒子之间发生能量跃迁时的能量差E 可用 h表示。
两个重要推论:
物质粒子存在不连续的能态,各能态具有特定的能量。
当粒子的状态发生变化时,该粒子将吸收或发射完全等
于两个能级之间能量差的能量;反之亦是成立的,即:
E = E1-E0 = h
五电磁辐射与物质的相互作用
电磁辐射的基本性质
1、几个基本概念
电磁辐射的基本性质
五电磁辐射与物质的相互作用
——几个基本概念
什么是能级?
粒子在稳定状态所具有的能量
什么是基态和激发态?
未受激发的电子所处的能级(规定为零)称为基态;
高于基态的所有能量状态称为激发态。
什么是单重态和三重态?
两个电子具有不同自旋方向时所处的能量状态称为单重态;
两个电子具有相同自旋方向时所处的能量状态称为三重态
单重态
(设为基态)
受激
激发单重态
激发三重态