光谱(spectrum)
➢非光谱分析（一般光学分析）不以光的波长为特 征讯号，仅通过电磁辐射的某些基本性质的变化来 测量的方法。
原子光谱法和分子光谱法 ： 基于被测物质粒子类型
➢原子光谱法(atomic spectroscopy) 气态原子/离子→外层电子能级跃迁→
原子光谱(线光谱)→成分/定量分析
微粒性（光子）：吸收和发射
光子的能量： E h hc / hc
▪↑→E↓→波动性↑ ▪↓→E↑→微粒性↑ 紫外-可见 红外 1nm = 10-3m = 10-6mm = 10-7cm = 10-9m
电磁波谱（electromagnetic spectrum）
根椐《中华人民共和国无线电频率划分规定》，已
对9kHz～1000GHz频带内的无线电业务做出了规划： ◆长波：频率为100kHz～300kHz，波长处于
3km～1km之间。 ◆中波பைடு நூலகம்频率为300kHz～3MHz，波长处于1km～
100km之间。 ◆短波：频率为3MHz～30MHz，波长处于
100m～10m之间。 ◆超短波：频率为30MHz～300MHz，波长处于
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第九章 光谱分析概论
熟悉光谱分析中常用术语的基本概 念及光谱分析法的分类。 掌握电磁射与物质的相互作用。 了解分光光度计的基本结构。
§1 概 述
光学分析法（optical analysis）： 是基于物质发射的电磁辐射或物质与辐射相互作
用后产生的辐射信号或发生的信号变化来测定物质的 性质、含量和结构的一类仪器分析方法。
➢发射光谱法
(Emission spectroscopy)
•荧光分析法(FLU) •磷光分析法 •原子发射光谱法(AES)
§4 光谱分析仪器
基本组成部分： 辐射源/光源(source) 单色器(monochromator) 检测器(detector)
辐射源
单色器
样品池
检测器
分光光度计组成方框图
10m～1m之间。 ◆微波：频率为300MHz～300GHz，波长处于
1m～1mm。
◆混合波段：指长、中、短波、超短波和微波中 有两种或两种以上波段混合在一起的电磁波。
§2.2 电磁辐射与物质的相互作用
✓吸收 absorption 微粒(原子、分子、离子、电子等) 吸收光子能量，从基态跃迁至激发态的过程。
① ② ③④⑤
棱镜
④ ②
①③ ⑤
光栅
➢色散原理： 棱镜
Cornu prism
➢特点：长波区密，短波区疏
Littrow prism
➢种类：
激发态
h=E 吸收
辐射
E 发射
基态
§3 光学分析法分类
光谱法与非光谱法 ： 基于物质与电磁辐射的相互作用机制
➢光谱分析法(spectroscopic analysis) 当辐射能作用于 物质时，通过测量能级跃迁而产生的吸收光谱或发 射光谱所建立的分析方法。
•吸收(absorption) •发射(emission) •散射(scattering)
➢分子光谱法(molecular spectroscopy)
分子→电子(n)-振动(v)-转动(J)能级跃迁→ 分子光谱(连续光谱) →定性/定量/结构分析
吸收光谱法和发射光谱法 ： 基于物质能级跃迁方向
➢吸收光谱法
(Absorption Spectrometry)
•紫外-可见分光光度法(UV) •红外吸收光谱法(IR) •原子吸收分光光度法(AAS) •核磁共振波谱法(NMR)
光学分析的主要过程： 1、能源提供； 2、能量与被测物质相互作用； 3、产生被检测信号。
§2 电磁辐射及其与物质的相互作用
§2.1 电磁辐射和电磁波谱
电磁辐射(electromagnetic radiation) ： 又称电磁波，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。
当带电系统的电荷或电流随时间变化，系统所 产生的电场和磁场也随时间变化，变化的电场在其周 围激起磁场，变化的磁场也在其周围激起电场，这种 变化的电场和磁场会向系统周围的空间传播，这种运 动着的电磁场就是电磁波。
电磁辐射的性质 波动性：反射、衍射、干涉、折射、偏振
频率 光速 波长 波数
(Hz) C / (cm1) 1/ /
讯号处理 及显示器
辐射源/光源(source)
➢作用：提供辐射能
➢要求：有一定强度和稳定性
➢种类： ▪ 连续光源(continuous source)：分子吸收
紫外光源：氘灯(160-375nm),比氢等光强I大，寿命长 可见光源：钨/卤钨灯(320-2500nm),卤钨灯更好 红外光源：惰性固体(Nernst灯/硅碳棒)电加热 ▪ 线光源(line source) ：原子吸收 金属蒸汽灯：汞(254~734nm),钠(589.0、589.6nm线光谱) 空心阴极灯：
✓发射 emission 物质从激发态返回基态，以光的形 式释放出能量的过程。
✓散射 scattering 光子与介质发生非能量交换的弹性 碰撞，光频率不变，但运动方向改变的现象。
✓拉曼散射 Raman scattering 光子与介质发生有能量 交换的非弹性碰撞，光频率改变，运动方向改变的 现象。
▪ 电弧、火花、等离子体光源：发射光谱
▪ 激光光源：固/气体/染料激光器
分光系统(wavelength selector)
➢作用：将复合光分解为单色光。
▪带通滤光器
滤光器(filter) ➢种类：
▪截止滤光器
单色器(monochromator)
▪棱镜 ➢色散元件： ▪光栅
➢组成：①进口狭缝、②准直镜、③色散元件、 ④聚焦透镜、⑤出口狭缝
✓折射 refraction 当光通过两介质的界面时，以一定 的折身角度进入另一介质的现象。
✓反射 reflection 当光通过两介质的界面时，一部分 光返回的现象。
✓干涉 interference 光在一不定期条件下相互作用，产 生一个加强或减弱的合成波的现象。
✓衍射 diffraction 光绕过障碍物或通过狭缝时，以 180°的角度向外辐射而方向发生弯曲的现象。