(1) J mol1 (2) Cal mol 1 (3) eV 移动1个电子一米所需的能量 频率（）： =c / (s1 = cm s1 / cm), 光速c = 2.9979 1010 cm s1
E = hc/
波长与波数的转换 (cm = 1/cm 1) 频率与能量的转换 1 s1 = 1 Hz = 6.6262 J 波数与能量 1 eV = 8067 cm1
任课教师
刘春元： 第一章 绪论 第二章 电子顺磁共振波谱法， 第三章 电子光谱， 吸收光谱 第四章 电子光谱， 发射光谱 第五章，9.3晶体结构解析 高庆生： 第五章 X-射线技术 第六章 多晶衍射
欧阳健民： 第七章 表面结构分析 第八章 显微分析技术 徐石海：
第九章 核磁共振波谱
第十章 红外吸收光谱 第十一章 有机质谱
波与物质的相互作用
1.概述 波与物质的相互作用的结果 （1）被吸收 （2）被散射
（3）被反射
（4）产生电子 （5）引起化学反应 （6）发光 （7）发热
2. 波的散射（Scattering of wave) 入射光与物质作用改变其传播方向，向空间各方向散开。 这种作用指光子与物质的分子或原子的作用
Ground S0 state 激发 吸收光子由低能态跃迁到高能态 E = E1 E2 = hv 弛豫： 由高能态回到低能态 振动弛豫
辐射弛豫-----发光
荧光 激发态分子从激发单重态的最低能级发射光量子回到基态 寿命短 磷光 激发三重态分子跃迁到基态发射出光量子 特点，寿命较长
内转换
外转换 系间跨越
4. 波的发射 Excited states
S2 S1
Internal conversion Vibration Relaxation
pico s (1012 s)
Excitation femto s (1015 s)
Fluorescence nano second (109 s) Phosphorescence ( micro s, 106 s)
第一章 绪论
化学的定义：
物质结构： 分子结构 电子结构 聚集状态 结构分析的目的和意义：
未知物质组成结构的确定—表征 物质性质与功能的研究---结构与性能的关系
现代化学研究方法与实验技术： 方法 光、电、磁 与物质（样品）的作用， 信号的输出和输入，检测和分析
内容 组成---元素（原子），基团，分子， 结构---分子结构， 几何构型， 构象， ---电子结构，电子在分子中的位置与能量， ---聚集态结构，气、液、固 固体结构：晶体结构，非晶态， 粒度微结构 化学键与分子间作用理 化学键
课程名称：《 现代化学研究方法与技术》 推荐教材：《高等结构分析》（马礼敦 主编） 《Physical Methods for Chemists》(R. S Drago, 游效曾等译《化学中的物理方法》, 北京高等教育出版社 1991)
总学时： 60 小时
授课：刘春元 (email: tcyliu@, tel: 85222191; room: chem 301)等 授课地点：化学楼317课室 课程类别：学位课 考试：闭卷
excitation emission
荧光光谱 Fluorescence spectrum (fl)
发光物质
荧光光谱
成像应用 （鼠肠内壁）
5. 波的衍射 光在传播过程中遇到“障碍物”时传播方向发生改变的现象。这种“障碍物” 可以是粒子，光栅的尺寸或针孔 衍射条件；（1） 粒子，光栅的尺寸或针孔与入射光的波长
红外光谱 Infrared spectrum (IR)
核磁共振光谱 1 H NMR spectrum (NMR)
电子顺磁共振 Electron paramagnetic spectrum (EPR)
外光谱与拉曼光谱 IR
Raman 拉曼光谱（Raman spectroscopy)
Raman scattering, inelastic scattering
光谱分析
-ray: High energy, 106 eV, Short wave number, < 103 nm
能量的量纲
波长 ()：电磁波的长度 纳米 （ 1 nm = 10 9 m）; 埃 （1 Å = 10 10 m) 波数 （cm1): 1 厘米长含波的数目
能量（E）：E = h , Plank 常数h = 6.6262 1034 J s
（2）光栅方程 ： d(sin sin0) = K
布拉格方程： 2d(sin) = n
衍射与散射的区别
衍射原理（Diffraction of light） 次级波的位相差相同，则衍射光增强；位相相反，则不发生衍射
Diffraction of X-ray over a single crystal
电子激发态
共振拉曼
E1
普通拉曼
虚能级
振动能级

S
S: 斯托克线 （Stoke）0 A: 反斯托克线（Anti-stoke) 0 +
AБайду номын сангаас
S
A
E0
圆二色谱 Circular Dichroism (CD)
A = A L A R A = (L R)Cl = Cl is a function of wave number
Diffraction spots
X-ray single crystal diffract meter
Molecular structure
• Questions: • 1、结构分析方法的一般过程是什么？ • 2、衍射与散射的区别？ • 3、分子的电荷迁移吸收发生在 nm 到 _____nm 光谱范围。 分子的振动吸收发生在在 cm1 到 _____cm1 光谱范围。
相干散射：入射波的波长和频率与散射波一致， 无能量损失，
I () = I0 (1+ cos2) 不相干散射：入射波的波长与频率与散射波不一致
3. 波的吸收 波的吸收是一个能量转化和传递过程
It = I0 el
总衰减系数 = a + s 光路长度l 吸收光谱，通常为带光谱 如红外光谱，紫外-可见光谱，X-射线吸收谱 紫外可见光谱 Ultraviolet-Visible spectra (UV-Vis)