文档介绍：物质成分的光谱分析
孙梅
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第一章光谱分析基础知识
 基本概念
光学分析法是根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。

电磁辐射是高速通过空间的光子流,通常简称为光,它具有二象性,即波动性和粒子性。波动性表现在光的折射、衍射和干涉等现象;粒子性表现在光电效应等现象。
每个光子的能量(EL)与其频率()、波长()及波数()之间的关系为
EL=h=hc/=hc
式中:h为普朗克常数(Planck constant),10-34Js; c为光速,其值31010 cm s-1;为波数(wave number),其单位为cm-1;为波长(wave length),单位为cm。
由上式可知:电磁辐射的波长越短,其光子的能量越高。
普朗克认为:物质对辐射能的吸收和发射是不连续的,是量子化的。
当物质内的分子或原子发生能级跃迁时,若以辐射能的形式传递能量,则辐射能一定等于物质的能级变化,即
E=EL=h=hc/
[例] :10-19J的两能级间跃迁,其吸收或发射光的波长为多少纳米?
解: 根据上式,有= hc/E
=10-34Js31010 cms-1/10-19J
=10-5cm
=589nm
2. 电磁波谱
将各种电磁辐射按照波长或频率的大小顺序排列起来即称为电磁波谱。
各波谱区所具有的能量不同,其产生的机理也各不相同。

表1-1列出了电磁波谱区的波长范围和相应能量及跃迁能级类型。
表1-1 电磁波谱
波谱区名称
波长范围a
光子能量b/J
跃迁能级类型
射线
510-3~
10-13~10-15
核能级
射线
~10nm
10-13~10-17
内层电子能级
远紫外区
10~200nm
10-17~10-19
同上
近紫外区
200~400nm
10-19~10-19
原子及分子价电子或成键电子
可见区
400~760nm
10-19~10-19
同上
近红外区
~m
10-19~10-20
分子振动能级
中红外区
~50m
10-20~10-21
同上
远红外区
50~1000m
10-21~10-23
分子转动能级
微波区
~100cm
10-23~10-26
电子自旋及核自旋
射频区
1~1000m
10-26~10-29
同上
a. 1m=102cm=106m=109nm; b. 1eV=10-19J。
人的眼睛对不同光的感受不一样。凡是能被肉眼感受到的光称为可见光,可见光的波长范围为400~780nm。凡是超出此范围的光,人的眼睛感觉不到。
可见光范围内,不同波长的光会让人感觉到不同的颜色。