方向等物理性质；偏振法、干涉法、旋光法等。
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§1. 材料光分析方法基础
光分析法
非光谱分析法 光谱分析法
圆 折 二 射 色 法 性 法
X 射 干 线 涉 衍 法 射 法
原子光谱分析法 旋 光 法 原 子 吸 收 光 谱 原 子 发 射 光 谱 原 子 荧 光 光 谱
X 射 线 荧 光 光 谱
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§1. 材料光分析方法基础
8.紫外吸收光谱分析法 利用溶液中分子吸收紫外和可见光产生跃迁所记录的吸 收光谱图，可进行化合物结构分析，根据最大吸收波长 强度变化可进行定量分析。 9.红外吸收光谱分析法 利用分子中基团吸收红外光产生的振动-转动吸收光谱进 行定量和有机化合物结构分析的方法。 10.核磁共振波谱分析法 在外磁场的作用下，核自旋磁矩与磁场相互作用而裂分 为能量不同的核磁能级，吸收射频辐射后产生能级跃迁 ，根据吸收光谱可进行有机化合物结构分析 。
材料光谱分析导论
内容
§1. 材料光分析方法基础
§2. 原子光谱与分子光谱
§3. 光谱法仪器与光学器件
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§1. 材料光分析方法基础
一、材料光分析法概述 optical analysis and its characteristics
光分析法：基于待测物质发射的电磁辐射信号或电 磁辐射能量与待测物质相互作用后所产生的电磁辐射信
分子光谱分析法
分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法
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紫 外 光 谱 法
红 外 光 谱 法
§1. 材料光分析方法基础
原 子 发 射 原 子 吸 收 原 子 荧 光
X 射 线 荧 光
拉 曼 光 谱
紫 外 可 见
红 外 可 见
分 子 荧 光
分 子 磷 光
定量分析方法。
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§1. 材料光分析方法基础
3.原子荧光分析法 气态原子吸收特征波长的辐射后，外层电子从基态或低 能态跃迁到高能态，在10-8s后跃回基态或低能态时，发
射出与吸收波长相同或不同的荧光辐射，在与光源成90
度的方向上，测定荧光强度进行定量分析的方法。 4.分子荧光分析法 某些物质被紫外光照射激发后，在回到基态的过程中发 射出比原激发波长更长的荧光，通过测量荧光强度进行
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§1. 材料光分析方法基础
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§1. 材料光分析方法基础
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§1. 材料光分析方法基础
三、材料光分析方法分类 type of optical analysis
1. 光谱法——对由物质的原子或分子中发生量子化的能级 跃迁而产生的发射、吸收或散射等电磁辐射信号的波长或 强度进行测量分析的方法；包括：原子光谱和分子光谱 原子光谱（线性光谱）：最常见的三种 a.基于原子外层电子跃迁的原子吸收光谱（AAS）、原
号与材料组成及结构关系所建立起来的分析方法。
电磁辐射范围：γ射线～无线电波所有范围 材料光分析方法是进行材料微观测试分析的主要技 术，在进行材料微观组成与结构表征和材料表面分析等 方面具有其他方法不可替代的地位。
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§1. 材料光分析方法基础
光分析方法的三个基本过程：
（1）激发源提供激发能量； （2）激发能与被测物之间的相互作用； （3）产生电磁辐射信号。
子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）；
b.基于原子内层电子跃迁的X射线荧光光谱（XFS）； c.基于原子核与γ射线作用的穆斯堡谱。
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§1. 材料光分析方法基础
分子光谱（带状光谱）：基于分子中电子能级、振转能级跃迁； 紫外－可见光谱法（UV-Vis）； 红外(拉曼）光谱法（IR，Raman）； 分子荧光光谱法（MFS）； 分子磷光光谱法（MPS）； 核磁共振与顺磁共振波谱（N）。 2. 非光谱法： 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播
四、主要材料光分析法简介 a brief introduction of optical analysis
1.原子发射光谱分析法
以火焰、电弧、等离子炬等作为激发源，使气态原子的外
层电子受激发射出特征光谱进行定量分析的方法。 2.原子吸收光谱分析法 利用特殊光源发射出待测元素的共振线，并将溶液中离子 转变成气态原子后，测定气态原子对共振线吸收而进行的
定量分析的方法。
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§1. 材料光分析方法基础
5. 分子磷光分析法 处于第一最低单重激发态分子以无辐射弛豫方式进入第 一三重激发态，再跃迁返回基态发出磷光。测定磷光强 度进行定量分析的方法。 6. X射线荧光分析法 原子受高能辐射，其内层电子发生能级跃迁，发射出特 征X射线（ X射线荧光），测定其强度可进行定量分析。 7. 化学发光分析法 利用化学反应提供能量，使待测分子被激发，返回基态 时发出一定波长的光，依据其强度与待测物浓度之间的 线性关系进行定量分析的方法。
光分析方法的基本特点：
（1）所有光分析法均包含三个基本过程； （2）选择性测量，不涉及混合物分离； （3）涉及大量光学元器件。
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§1. 材料光分析方法基础
二、电磁辐射的基本性质 basic properties of electromagnetic radiation
电磁辐射（电磁波）：以接近光速（真空中为光速 ）传播的能量，电磁辐射具有波动性和微粒性。
c =λν =ν/σ E = hν = h c /λ
c：光速；λ：波长；ν：频率；σ：波数 ；
E ：能量； h：普朗克常数
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§1. 材料光分析方法基础
电磁辐射与材料的相互作用方式
(1) 吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级
跃迁到高能级； (2) 发射 将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射 弹性散射和非弹性散射； (4) 光电离 入射光子能量足够大造成原子或分子产生电离 (5) 反射与折射 光在两种介质中的传播行为； (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象； (8) 偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光。
核 磁 共 振
化 学 发 光
原子光谱法
光谱分析法
分子光谱法
吸收光谱法 散射光谱法
原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振 拉 曼 光 谱
发射光谱法
原 子 发 射 原 线 荧 光
化 学 发 光
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§1. 材料光分析方法基础