第二章 光学绪论.ppt

二、光学分析法及分类 一、电磁辐射基本性质 三、光学分析法简介 四、光学分析进展 第二章 光学绪论 一、电磁辐射及电磁波 电磁辐射（电磁波，光） ：以巨大速度通过空间、不需要任何物质作为传播媒介的一种能量形式，它是检测物质内在微观信息的最佳信使。 电磁辐射的性质：有波、粒二像性； 能量交换为单光子形式， 满足量子跃迁能量公式： (1) 吸收 物质选择性吸收特定频率的辐射能，并从低能级跃迁到高能级； (2) 发射 将吸收的能量以光的形式释放出； (3) 散射 丁铎尔散射和分子散射； (4) 折射 折射是光在两种介质中的传播速度不同； (5) 反射 (6) 干涉 干涉现象； (7) 衍射 光绕过物体而弯曲地向他后面传播的现象； (8) 偏振 只在一个固定方向有振动的光称为平面偏振光 辐射特性： 电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列就称光谱 γ射线→ X 射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波 波长 长 基于物质与辐射能作用时，分子发生能级跃迁而产生的发射、吸收或散射的波长或强度进行分析的方法； 光谱法 非光谱法 定义 内部能级发生变化 类别 原子吸收与发射光谱法 （原子外层电子能级跃迁） 分子吸收与发射光谱法（分子外层电子能级跃迁） 内部能级不发生变化 定义 类别 能量交换方向分：吸收、发射 产生光谱粒子不同：原子（线状） 分子（带状） 折射法、旋光法、比浊法、χ射线、衍射法 二、光学分析法及分类 不涉及能级跃迁，物质与辐射作用时，仅改变传播方向等物理性质； 光分析法 光谱分析法 非光谱分析法 原子光谱分析法 分子光谱分析法 原 子 吸 收 光 谱 原 子 发 射 光 谱 原 子 荧 光 光 谱 X 射 线 荧 光 光 谱 折 射 法 圆 二 色 性 法 X 射 线 衍 射 法 干 涉 法 旋 光 法 紫 外 光 谱 法 红 外 光 谱 法 分 子 荧 光 光 谱 法 分 子 磷 光 光 谱 法 核 磁 共 振 波 谱 法 光谱分析法 吸收光谱法 发射光谱法 原子光谱法 分子光谱法 原 子 发 射 原 子 吸 收 原 子 荧 光 X 射 线 荧 光 原 子 吸 收 紫 外 可 见 红 外 可 见 核 磁 共 振 紫 外 可 见 红 外 可 见 分 子 荧 光 分 子 磷 光 核 磁 共 振 化 学 发 光 原 子 发 射 原 子 荧 光 分 子 荧 光 分 子 磷 光 X 射 线 荧 光 化 学 发 光 原子光谱 核外电子运动状态 主量子数n、角量子数l、磁量子数m、自旋量子数s 电子组态：能量最低原理、Pauli不相容原理、Hund规则 光谱项 n,总轨道角量子数L,总自旋量子数S,内量子数J（光谱支项） L:（l1+l2), （l1+l2-1),……, l1-l2 (针对双价电子而言） S: N/2, N/2-1,……,1/2,0（外层价电子自旋量子数的矢量和） J:总轨道角量子数L和总自旋量子数S耦合 (L+S), (L+S-1), (L+S-2),……, L-S L≥S J有2S+1数值可取；L≥S J可取2L+1数值 (2 S +1)个能级原子光谱产生光谱多重线的原因，用 M 表示，称为谱线的多重性； 内量子数J 原子光谱 原子的能级通常用光谱项符号表示：n2S+1LJ n：主量子数；M：谱线多重性符号； L：总角量子数； J ：内量子数 电子能级跃迁的选择定则 一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间的跃迁产生的，可用两个光谱项符号表示着种跃迁或跃迁谱线： 电子能级跃迁的“选择定则” （1）主量子数的变化 Δn为整数，包括零； （2）总角量子数的变化ΔL = ±1； （3）内量子数的变化ΔJ =0， ±1；但是当J =0时， ΔJ =0的跃迁被禁阻； （4）总自旋量子数的变化ΔS =0 ，即不同多重性状态之间的跃迁被禁阻； 能级图 元素的光谱线系常用能级图来表示。最上面的是光谱项符号；最下面的横线表示基态；上面的表示激发态； 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； 分子光谱 分子光谱图 原子光谱图 分子中的能量 E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei 分子中原子的核能： En 分子的平移能：Et 电子运动能： Ee 原子间相对振动能： Ev 分子转动能： Er 基团间的内旋能： Ei 在一般化学反应中， En不变； Et 、 Ei较小