光谱学是一种通用的方法,它可以适用于很多情形提取你需要的信息.PDF

5.33 讲稿: 光谱学简介 什么是光谱学? 通过物质与不同频率的电磁波之间的相互作用来研究其性质(的一种方法/ 一门科学)。 拉丁文： “spectron”—幽灵,灵魂 希腊文： “σκОπειν”—窥探,得知 在光的作用下，你并不是直接看到了分子—它的内部实质—而是它的“灵 魂”。你观察的是光与不同自由度的分子之间的作用。每种类型的光谱—不同的 光频率—给出不同的像→光谱. 光谱学是一种通用的方法,它可以适用于很多情形提取你需要的信息(电子的能 量、振动态、转动态、分子的结构和对称性 、动力学信息)。 我希望你们理解光与物质之间是如何相互作用的并且掌握如何使用这个来 量化地了解你的样品(获取样品信息)。 我希望你们理解光谱学,就像你们理解其他一般测量的常见工具一样，像表 或尺子那样。 你们将会发现,光谱学是一组工具，你可以用不同的方式把它们放在一起来 了解一个系统→解决化学问题。 接下来的问题,我们将要演讲的是: 光对样品起了什么作用? 怎样得到一张光谱图? 到底什么是光谱,它测量的是什么? 光谱测量的是什么? 光与样品之间的相互作用可以影响样品和/或光。 方法包括: (1)激发和(2)探测。 1 在大部分光谱中,我们表征样品怎样引起进入的光发生变化 1) 吸 收: 入射光强度的变化 样品削弱了光→传播 T=I/I0 我们测量在不同频率/波长下光的吸收 2) 发射: (或散射) 激发导致光从样品中发射出来(一般不同频率)。 包括: 荧光 (源于激发电子单重态的发射) 磷光 (源于激发电子三重态的发射 2 拉曼散射(Raman Scattering) (光的散射包含了振动跃迁) 3) 旋光性(光的偏转): 入射在样品上的光发生相位的改变 (偏振现象) 我们继续来描述吸收. 让我们来看一张典型的吸收光谱。 轴代表什么? X-轴: 以频率-波长-能量这些术语来描述输入光 波长 λ(nm, μm, Å ), 频率 ν(圈/秒 或者s-1 或者Hz) = ω/ π = c/ λ ω= 2πc (转/秒) (角频率) -1 v =ω/2πc 以单位cm 来表示 能量E = hν(通常表示为cm-1 用E/hc =ν/c) 换算 -1 7 v ( cm ) = 10 / λ( nm ) v ( eV ) = 1240 / λ( nm ) y-轴: 吸收 I A(v) =−log ε(v)cL ( 比尔定率) I 0 I = 入射在样品上的光强度 0 I = 通过样品后的光强度 -1