光譜分析基礎(chǔ)知識(shí)ppt課件(已修改)
2025-05-24 06:30 本頁(yè)面
【正文】 物質(zhì)成分的光譜分析 孫 梅 3602811（辦公室） 第一章 光譜分析基礎(chǔ)知識(shí) ? 基本概念 光學(xué)分析法是根據(jù)物質(zhì)發(fā)射的電磁輻射或電磁輻射與物質(zhì)相互作用而建立起來(lái)的一類分析化學(xué)方法。 1． 電磁輻射 電磁輻射 是高速通過(guò)空間的光子流，通常簡(jiǎn)稱為光，它具有二象性，即波動(dòng)性和粒子性。波動(dòng)性表現(xiàn)在光的折射、衍射和干涉等現(xiàn)象；粒子性表現(xiàn)在光電效應(yīng)等現(xiàn)象。 每個(gè)光子的能量 （ EL）與其頻率（ ?）、波長(zhǎng)（ ?）及波數(shù)（ ?）之間的關(guān)系為 EL=h?=hc/?=hc? 式中： h為普朗克常數(shù)（ Planck constant），其值為 ?1034J?s。 c為光速，其值 3?1010 cm? s1； ?為波數(shù)（ wave number），其單位為cm1； ?為波長(zhǎng)（ wave length），單位為 cm。 由上式可知：電磁輻射的波長(zhǎng)越 短，其光子的能量越高。 普朗克認(rèn)為：物質(zhì)對(duì)輻射能的吸收和發(fā)射是不連續(xù)的，是量子化的。 當(dāng)物質(zhì)內(nèi)的分子或原子發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)，若以輻射能的形式傳遞能量，則輻射能一定等于物質(zhì)的能級(jí)變化，即 ?E=EL=h?=hc/? [例 ] ：某電子在能量差為 ?1019J的兩能級(jí)間躍遷，其吸收或發(fā)射光的波長(zhǎng)為多少納米？ 解： 根據(jù)上式，有 ?= hc/?E =?1034J?s?3?1010 cm?s1/?1019J =?105cm =589nm 2. 電磁波譜 將各種電磁輻射按照波長(zhǎng)或頻率的大小順序排列起來(lái)即稱為電磁波譜。 各波譜區(qū)所具有的能量不同，其產(chǎn)生的機(jī)理也各不相同。 表 11列出了電磁波譜區(qū)的波長(zhǎng)范圍和相應(yīng)能量及躍遷能級(jí)類型。 表 11 電磁波譜 波譜區(qū)名稱 波長(zhǎng)范圍 a 光子能量 b/J 躍遷能級(jí)類型 ?射線 5?103~ ?1013~?1015 核能級(jí) ?射線 ~10nm ?1013~?1017 內(nèi)層電子能級(jí) 遠(yuǎn)紫外區(qū) 10~200nm ?1017~?1019 同上 近紫外區(qū) 200~400nm ?1019~?1019 原子及分子價(jià)電子或成鍵電子 可見(jiàn)區(qū) 400~760nm ?1019~?1019 同上 近紅外區(qū) ~?m ?1019~?1020 分子振動(dòng)能級(jí) 中紅外區(qū) ~50?m ?1020~?1021 同上 遠(yuǎn)紅外區(qū) 50~1000?m ?1021~?1023 分子轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí) 微波區(qū) ~100cm ?1023~?1026 電子自旋及核自旋 射頻區(qū) 1~1000m ?1026~?1029 同上 a. 1m=102cm=106?m=109nm。 b. 1eV=?1019J。 、復(fù)合光和互補(bǔ)色光 （ 1）單色光 ：具有同一波長(zhǎng)（或頻率）的光稱為單色光。 （ 2）復(fù)合 光 ：由不同波長(zhǎng)的光組合而成的光稱為復(fù)合光。 單色光很難從光源獲得，多數(shù)光源如太陽(yáng)、白熾燈和氫燈等發(fā)出的光都是復(fù)合光，通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄慰梢詮膹?fù)合光中獲得單色光。 ?人的眼睛對(duì)不同光的感受不一樣。凡是能被肉眼感受到的光稱為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為 400~780nm。凡是超出此范圍的光，人的眼睛感覺(jué)不到。 ?可見(jiàn)光范圍內(nèi)，不同波長(zhǎng)的光會(huì)讓人感覺(jué)到不同的顏色。 （ 3） 互補(bǔ)色光 ：如果把適當(dāng)顏色的兩種光按一定強(qiáng)度比例混合也可得到白光，這兩種顏色的光稱為互補(bǔ)色光。 表 12列出了 各種顏色對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)色。 表 12 不同顏色可見(jiàn)光的波長(zhǎng)及其互補(bǔ)色 波長(zhǎng)/nm 400~450 450~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~610 610~650 650~780 顏色 紫 藍(lán) 綠藍(lán) 藍(lán)綠
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