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现代材料检测技术 朱建武 Tel:E-mail: jianwu_zhu@ 第一节 光谱分析基本原理 一、光谱分析法的概述 1、定义 光谱分析法是以测量电磁辐射（光）与物质相互作用引起的原子、分子内部量子化能级跃迁而产生的发射、吸收、散射波长或强度的变化为基础的一类分析方法。 光的能量到底如何计算？ 所有的光源速度皆为 c = 3×108 m/s 在古典力学下相同速度，相同质量，动能必相同。 光波震幅大，能量高？ 光波频率高，能量高？ 光电效应（量子化学基础） 爱因斯坦的解释(光子说) 辐射光源的能量可视为很多的（光子 photons）组成的。每一光子的能量等于E = hν，频率越高此光子所携带的能量越高。辐射光源的强度大小指的是光子的数目的多少。 辐射光源的光子的能量必须大于电子逃脱金属表面的最低能量Φ（游离能），电子才会被击出金属。不 同金属有不同Φ，相对应于不同的临界频率。 一旦电子被击出金属，其所携带的动能与辐射光源的频率间呈现线性关系，而且斜率等于普朗克常数 h。 爱因斯坦的光子说很好的解释了光电效应（1921年诺贝尔物理学奖） 2、 光谱吸收的本质 分子运动的特点：分子运动的能量是量子化的。只有与其动能的两个能级之差相等的能量才能使分子发生跃迁。 电磁波具有波粒二象性，其能量由下式表示： E=hν=hc/λ 分子吸收光子后，依能量的大小不同可引起分子的振动、转动及电子能级的跃迁等。 3、 电磁波总谱 4、光谱法的分类 6、光谱分析仪器的组成 2、 紫外光谱图 吸收光谱图的表示方法 吸收光谱图所测量的是光通过样品后，光强随频率（或波长）变化的曲线。 吸光和透光的强度的表示方法： （1）透光率T（%） （2）吸光度 A （3）吸光系数ε （4）对数吸光系数 （5）吸光率A（%） 4、 电子离域与共轭体系 7、常见UV吸收带及其特征 (i) R带[来自德文Radikalartig(基团)] 起源：由n-π＊跃迁引起。或者说，由带孤对电子的生色团产生。例如： (ii) K带[来自德文Konjugierte(共轭)] 起源：由π-π＊跃迁引起。特指共轭体系的π-π＊跃迁。 K带是最重要的UV吸收带之一，共轭双烯、α,β－不饱和醛、酮，芳香族醛、酮以及被发色团取代的苯（如苯乙烯）等，都有K带吸收。例如： (iii) B带和E带 起源：均由苯环的π-π＊跃迁引起。是苯环的UV特征吸收。 特点： ①B带为宽峰，有精细结构 (苯的B带在230－270nm) εmax偏低：200＜ε＜3000 (苯的ε为215)； ② E1带特强，(200nm以下， εmax ＞10000) ； E2带中等强度，(200nm以上， 2000＜εmax ＜10000) ③ 苯环上引入取代基时，E2红移，但一般不超过210nm。如果E2带红移超过210nm，将衍变为K带。 第三节 测试方法 紫外-可见分光光度计 实验技术 一、紫外-可见分光光度计基本组成 2.单色器 3. 样品室 第三节 谱图分析及应用 二、 定量分析 三、有机化合物结构辅助解析 六、紫外光谱在高分子研究中的应用 2.聚合物分子量的测定 2.聚合物分子量的测定 3.聚合物链中共轭双键序列分布研究 课后作业 一、紫外-可见吸收光谱的原理； 二、电子跃迁有哪几种方式，并说明其特点； 三、名词解释：生色团和助色团、增色和减色、蓝移和红移。 四、简述光的吸收定律、各参数的意义； 五、紫外光谱分析样品溶液的配制时溶剂的选择； 六、参比液。 不饱和脂肪烃 (1)含孤立不饱和键的烃类化合物 具有孤立双键或叁键的烯烃或炔烃都产生?→?*跃 迁，但多数在200nm以上无吸收，如：乙烯：171nm 乙炔173nm。若烯分子中的氢被助色团取代时，吸收 峰发生红移，吸收强度增加。 (2)含共轭体系的不饱和烃类化合物 具有共轭双键的化合物，其大?键各能级之间的距离较近，电子易被激发，产生 K 吸收带（210－270nm），其波长及强度与共轭体系的长短、位置取代基种类有关，共轭双键越多，波长越长，以至由无色变为有色吸收峰进入可见区。 (3)含共轭体系的醛、酮和羧酸 碳氧双键同烯键之间的共轭作用也会降低?*轨道 能量，使?→?* 、n→?*跃迁的吸收峰发生红移。 例 巴豆醛 (CH3CH=CHCHO) ?→?* n→?* 单独 烯键 170nm 羰基 166nm