来的辐射和把吸收的能量再以光发射形式放出 而回复到基态的两个过程。
吸收光谱
• 吸收光谱：是物质吸收相应得辐射能而产
生的光谱。
• 其产生的必要条件是所提供的辐射能量恰
好满足该吸收物质两能级间跃迁所需要的 能量。
发射光谱
• 发射光谱：是指构成物质的原子、离子或
分子受到辐射能、热能、电能或化学能的 激发而产生的光谱。
产生的发射、吸收、及散射光谱的强度随 波长的变化，所得的图谱叫光谱，利用光 谱进行定性定量和结构分析的方法。
• 非光谱法：基于电磁波与物质作用时，引
起电磁辐射的某些性质的变化的分析法。
常用的光学分析法
• 辐射的发射 • 辐射的吸收 • 辐射的散射 • 辐射的折射 • 辐射的衍射 • 辐射的旋转
• • • • • • • • •
1.发射光谱法 2.荧光光谱法 3.火焰光谱法 4.放射化学法 • 1.色比法 • 2.分光光度法 • 3.原子吸收法 • 4.核磁共振法 1.拉曼光谱法 • 5.电子自旋共振法 2.散射浊度法 1.折射法 2.干涉法 1.X射线衍射法 2.电子衍射法 1.偏振法 2.旋光法 3.圆二向性法
• • • •
I0 log Klc I
Lambert－Beer定律的数学表达式。
二、Lambert－Beer定律
I0 log Klc I
式中：
I 称为透光率，用符号T表示 I0
I log 称为吸光度，用符号A表示 I0
二、Lambert－Beer定律
吸光度与透光率之间的关系为：
A =－log T = Klc
式、分子结构的方法。
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光学仪器
• 三个基本部件：
• 辐射源，即光源。
• 把光源辐射分解为“单色”组成的单色器。 • 辐射检测器和显示装置。
2.2.1.1光的波动性：波长、波数、频率
相同振动相位的相邻两点的线性距离、 每厘米波的数目、每秒波动次数
二、Lambert－Beer定律
朗伯(Lambert)和比耳(beer)分别于1760年 和1852年研究了光的吸收与有色溶液液层的厚 度及溶液浓度的定量关系，奠定了分光光度分
析法的理论基础。
三、吸光系数
(一) 物理意义：
吸光物质在单位浓度及单位厚度时的吸 光度。
2.2.1.2光的微粒性：每个光子具有的能量
R射线：≤0.1nm r射线发射、核反应 X射线：0.1-1.0nm x射线吸收发射、电子（内层） 紫外：10-200-400nm紫外吸收 可见：400-780nm 紫外可见、电子（外层） 红外：0.78-2.5-50-1000um红外吸收、拉曼，分子振动 微波：0.1-100cm微波吸收、电子自旋共振、分子转动 无线电：1-100m核磁共振
• 概述 • 光的性质及其与物质的相互作用 • 光分析法的分类
2.1 概述
• 光学分析法
以物质的光学性质为基础建立的分析方法。 根据物质发射的电磁辐射或物质与辐射的相互 作用建立起来的一类分析方法。
• 任何光学分析法包括三个主要过程：
能源提供能量 能量与被测物质相互作用 产生被检测讯号
•
光学分析法的发展
2.2 光学性质及其物质的相互作 用
2.3 光与物质的相互作用
• 2.3.1光的吸收、发射
• 光的吸收：当光与物质接触时，某些频率的光波
选择性吸收并使其强度减弱的现象。
• 实质：光的能量转移到物质的分子或原子中去了。
使物质中原子或分子由能量较低的状态上升为能 量较高的状态。
• 光的发射：当受激物质从高能态回到低能态时，
• 太阳光是复合光，不是单色光。
• 利用棱镜的折射作用可以把复合光分散开来。
• 混合物难以鉴别。
• 太阳中含有92中元素，其中氢、氦、氧、氮等。
2.2 光学性质及其物质的相互作用
• 2.2.1 光——电磁辐射
光——是一种电磁辐射（电磁波）是一种以巨大 速度通过空间而不需要任何物质作为传播媒介 的光（量）子流，它具有波粒二象性。
变化。
2.3.3 光的干涉、衍射和偏振
• 光的干涉：当频率、振动方向、周相相同的光
源所发射的想干光波互相叠加时，产生明暗相 间条纹。
• 光的衍射：光波绕过障碍物而弯曲后传播的现
后，变为只是
在一个固定方向有振动的光。
光分析法的分类
• 光谱法：基于物质内部能级之间的跃迁而
• 物质发射的光谱有三种 • 线状光谱：由气态或高温下物质在离解为
原子或离子时被激发而发射的光谱。 • 带状光谱：是由分子被激发而发射的光谱。 • 连续光谱：是由炽热的固体或液体发射的。
• 原子光谱
• 分子光谱
质谱
• 质谱是分子离子和碎片离子依其质荷比大
小依次进行排列所成的质量谱。
• 用以确定分子的原子组成、分子量、分子
光谱法原理 • 1.光谱产生的原理 • 转动：分子围绕其质量中心的转动 • 振动：分子中原子间的相对运动 • 电子：分子中电子相对原子核的运动 • 平动：分子整体运动
• E总=E0+E平+E转+E振+E电 • 在同一中电子能级中，因振动能量的不同
又分为几个振动能级，而在同一振动能级 中，又因分子转动能量的不同分为几个转 动能级。
固体光谱。
• 2.光谱产生方式：发射光谱、吸收光谱、
散射光谱。
• 3.光谱的性质和形状：线状光谱、带状光
谱、连续光谱。
分子光谱
• 分子光谱：就是测量分子转动能级、分子中原
子的能动能级（包括分子转动能级）和分子电 子能级（包括振-转能级）跃迁所产生的分子光 谱为基础的定性、定量和物质结构分析法。
• 对于分子光谱的意义：能级跃迁包括吸收外
(一) 分子吸收光谱
(1) 电子能级跃迁 所需的能量较大，其能量在1～
20eV，产生的吸收光谱主要处于紫外－可见光区(200～ 780nm) ； (2) 振动能级跃迁 光谱； 振动能级的能量差约为0.025～1eV
，跃迁产生的吸收光谱位于红外区，红外光谱或分子振转
• (3) 转动能级跃迁
振动能级的能量差约 为0.025～0.003eV，跃迁产生的吸收光 谱位于远红外区,远红外光谱或分子转动 光谱；
(4) 吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能 级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分 布状况，是物质定性的依据；
(一) 分子吸收光谱
电子能级间跃迁 的同时，总伴随
有振动和转动能
级间的跃迁。即
电子光谱中总包
含有振动能级和 转动能级间跃迁 产生的若干谱线 而呈现宽谱带。
• 分类：
• 1.物质类型不同：原子光谱、分子光谱、
往往以光的辐射形式释放出多余的能量。
2.3.2 光的投射、散射、和折射
• 光的投射：光通过透明介质，能量不变，频率
不变，知识速度变慢的现象。
• 光的散射：光透过不均匀介质，一部分光沿着
其他方向传播。
• 光的折射：光从一透明介质进入另外一种透明
介质时，光的方向发生改变。
• 色散：物质对光的折射率随着光的频率变化而