第一二章绪论光学导论.ppt

* （三）能级图 最上面的是光谱项符号；最下面的横线表示基态能级；上面的横线表示激发态能级 可以产生的跃迁用线连接 线系：由各种高能级跃迁到同一低能级时发射的一系列光谱线。 能级图：把原子可能存在的光谱项及能级跃迁用图解的方法表示出来 * 钠原子能级图 * （四）光谱选择定则 在跃迁时主量子数n的改变不受限制。 ΔL=±1，即跃迁只允许在S与P之间、P与S或D之间、D与P或F之间产生，等等。 ΔS=0，即单重态只能跃迁到单重态，三重态只能跃迁到三重态等等。 ΔJ=0、±1，但当J=0时，ΔJ=0的跃迁是禁戒的。 并不是原子内所有能级之间的跃迁都是可以发生的，实际发生的跃迁是有限制的，服从光谱选择定则： * Na：基态的电子组态是3s1；光谱支项是 32S1/2 第一激发态电子组态是3p1；光谱支项是32P1/2与32P3/2 钠双线:Na 588.996nm；Na 589.593nm Na：第二激发态的电子组态是3d：32D3/2与32D5/2 当电子在3p与3d之间跃迁时，有四种可能的跃迁： 32P1/2-32D5/2 32P1/2-32D3/2、32P3/2-32D5/2、32P3/2-32D3/2 上述四种跃迁那种是禁戒跃迁？为什么？ * （五）原子光谱（类型） 原子发射光谱(AES) 向原子供能激发，10-8 s内返回基态或低能级 原子吸收光谱(AAS) 辐射通过基态原子蒸气，选择吸收 原子荧光光谱(AFS) 吸收光辐射后跃迁回低能态产生二次光辐射（原子荧光） * 二.分子光谱 （一）分子能级 在一般化学反应中， En不变； Et 、 Ei较小； 分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率： ν=ΔEe / h + ΔEv / h + ΔEr / h 电子运动能： Ee 1~20eV 原子间相对振动能：Ev 0.05~1eV 分子转动能： Er 0.05eV E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei 分子中原子的核能： En 分子的平移能：Et 基团间的内旋能： Ei * 当分子吸收能量后，就从基态能级跃迁到激发态能级。分子吸收能量也是量子化的，即只吸收对于两个能级差的能量 在电子能级跃迁的同时，不可避免地伴随分子振动和转动能级的跃迁，使得分子光谱是带状光谱 * （二）分子吸收光谱和分子发光光谱 分子吸收光谱 根据跃迁的类型不同可分为电子光谱、振动光谱和转动光谱 分子对辐射能的选择性吸收由基态或较低能级跃迁到较高能级产生的分子光谱 分子发光光谱包括荧光光谱、磷光光谱和化学发光光谱 分子发光光谱 * 入射光子与溶液中试样分子间的非弹性碰撞，发生能量交换，产生了与入射光频率不同的散射光，即拉曼光谱，属于振动能级的跃迁。 拉曼光谱 * 第三节 电磁辐射与物质的相互作用 一、吸收 当电磁辐射作用于某种物质时，若辐射的能量正好与物质的原子或分子的某两个能级（如基态和第一激发态）之间的能量差相等，电磁辐射就可能被吸收，使原子或分子从较低能级激发到较高能级成激发态。 1.原子吸收 当光辐射通过原子蒸气时，原子将吸收与其原子能级相应频率的谱线，由基态或低能态跃迁到高能态。 紫外和可见光的能量足以引起原子外层电子或价电子的跃迁，因而原子吸收光谱基本上处于紫外或可见光区。 * 2.分子吸收 当电磁辐射作用于分子时，电磁辐射也可能被分子所吸收，产生分子吸收光谱。虽然分子吸收光谱是带光谱，但吸光物质分子的量子化能级决定其在某一波长有最大吸收，该吸收最大处的波长称为最大吸收波长。是吸光物质的特征参数。 分子电子-振动-转动能级跃迁的吸收光谱在紫外-可见区，称为紫外-可见吸收光谱 分子振动-转动能级跃迁的吸收光谱在红外区，称为红外吸收光谱 * 3.磁场诱导吸收 某些元素原子放入磁场，其电子和核受到强磁场的作用后，具有不同磁量子数的简并能级由于在磁场中的取向不同，因而与磁场的相互作用也不同，最终导致能级的分裂，产生具有微小能量差的不同量子化的能级，这些分裂能级可以吸收低频率的电磁辐射，据此分别建立了核磁共振波谱法和电子自旋共振波谱法。 * 二、发射 处于基态的原子、分子和离子在接受一定能量后会被激发到较高的能态上，使之处于激发态，处于激发态的物质很不稳定，会在较短的时间内将多余的能量释放而回到基态。若多余的能量以光子形式释放出来，就产生电磁辐射，这一过程称为发射