分子转动能级
射频区 1~1000m 1.2 ×10-7~1.2 ×10-9 电子自旋能级或核自旋能级
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第二章光学分析 法导论
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第二章光学分析 法导论
根据能量高低，电磁波谱又可分为三个区域。
（1）高能辐射区 包括 r 射线区和 X 射线区。高 能辐射的粒子性比较突出。
波谱区 波长范围
光子能量/eV
能级跃迁类型
r射线区 ＜0.005nm
＞2.5 ×105
原子核能级
X射线区 0.005~10nm 2.5 ×105~1.2 ×102
远紫外区 10~200nm
光
学 光
近紫外区 可见光区
200~400nm 400~780nm
1.2 ×102~6.2
6.2~3.1 3.1~1.7
第二章
光学分析法导论 一、电磁辐射的波动性
an introduction to optical analysis
第一节 电磁辐射的基本
性质
二、电磁辐射的粒子性 三、电磁波谱
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第二章 光学分 析法导
论
光学分析方法及其特点：
基于物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质的相互
作用所建立起来的一类分析方法，广义上均称为光分析
第二章光学分析 法导论
一、电磁辐射的波动性
波动性 电磁辐射的波动性表现为电磁辐射的 衍射和干涉现象。
电场 磁场
y = A sin(t + ) = A sin(2vt + )
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第二章光学分析 法导论
传播方向
电磁波用周期、频率、波长、波数和波速参数来表征
周期T —两个相邻矢量极大（或极小）通过空间某固定点所 需的时间间隔叫做辐射的周期：单位秒（S）
法。 电磁辐射具有波粒二象性。以巨大速度通过空
间，不需要以任何物质作为 传播媒介的一种能量。
电磁辐射是高速通过空间的光子流，通常简称为“光”。
电磁辐射范围： 射线～无线电波所有范围；
相互作用方式：发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等；
光学分析法在研究物质组成、结构表征、表面分析等方面具有其他
方法不可区代的地位！
谱 近红外区 0.78~2.5 μm
1.7~0.5
区 中红外区 2.5~50 μm
0.5 ~0.025
远红外区 50~1000 μm 2.5 ×10-2~1.2 ×10-4
微波区 0.1~100cm 1.2 ×10-4~1.2 ×10-7
内层电子能级 原子的电子能级或 分子的成键电子能级
分子振动能级
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第二章 光学分 析法导
论
一、光学分析法分类
1.什么是光学分析法
光学分析法是基于检测能量（电磁 辐射）作用于待测物质后产生的辐射信 号或所引起的变化的分析方法。
这些电磁辐射包括从射线到无线电 波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物 质相互作用的方式有发射、吸收、反射、 折射、散射、干涉、衍射、偏振等。
线光谱
第二章光学分析 法导论
带光谱
(2)非光谱法是基于物质与辐射相互作用时， 测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、 衍射、偏振等变化的分析方法。
非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电 磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性 质。
属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光 散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色
2.光学分析法的分类 光学分析法可分为光谱法和非
光谱法两大类。
（1）光谱法是基于物质与辐射能 作用时，测量由物质内部发生量子 化的能级之间的跃迁而产生的发射、 吸收或散射辐射的波长和强度进行 分析的方法。
光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。
原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的 变化产生的，它的表现形式为线光谱。由若干条
c：光速 (3.0×1010 cm ·s-1)；λ：波长(cm)；
：频率(Hz或s-1)；σ：波数(cm-1) ； E ：能量(ev或J)；
h：普朗克常数6.63 ×10-34J ·s或４.136 ×10-15ev.s
P8:例2-1
第二章光学分析
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法导论
三、电磁波谱
电磁辐射按照波长(或频率、波数、能量)大小的顺序排列.
强度不同的谱线和暗区相间而成的光谱。
属于这类分析方法的有原子发射光谱法 （AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光 谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。
分子光谱法是由分子中电子能 级、振动和转动能级的变化产生的， 表现形式为带光谱。由几个光带和暗
区相间而成的光谱。
属于这类分析方法的有紫外-可 见分光光度法（UV-Vis），红外光谱 法（IR），分子荧光光谱法（MFS） 和分子磷光光谱法（MPS）等。
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第二章光学分析 法导论
三个基本过程： • （1）能源（电磁辐射： 射线～无线电波）提供能
量（辐射能-跃迁：电子跃迁-紫外，振动跃迁-红外 ，转动跃迁-微波）； • （2）能量与被测物之间的相互作用（发射、吸收、 反射、折射、散射、干涉、衍射等）； • （3）产生信号（辐射信号） 。 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（不同于色谱 分析）； • （3）涉及大量光学元器件。
（2）中能辐射区 包括紫外区、可见光区和红外 区，又称光学光谱区。
（3）低能辐射区 包括微波区和射频区，又称波 谱区。
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第二章光学分析 法导论
第二章 光分析导论
an introduction to optical analysis
第二节 光学分析法分类
一、光学分析法分类
二、发射光谱法 三、吸收光谱法 四、拉曼散射光谱法
频率—每秒钟内电磁场振荡的次数：单位赫（Hz）
波长—电磁波相邻两个波峰或波谷间的距离：cm.m.nm
波数—1 cm内波的振动次数：单位cm-1
=1/
波速v—电磁波传播的速度，真空中等于光速
c= =3×1010cm·s-1
之间的关系为：波动性 ＝C ∕
频率
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第二章光学分析 法导论
波长
c光速＝2.9979×பைடு நூலகம்08m·s-1
＝2.9979×1010cm·s-1
二、电磁辐射的粒子性
粒子性 根据量子理论，电磁辐射是在空间高速
运动的光量子流。
普朗克方程将电磁辐射的波动性和微粒性联系在一起。
粒子性
E h h c hc
λ =1 / σ
普朗克常数 h ＝6.6262×10-34J·s