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第二章 光分析法导论 一、光分析及其特点 optical analysis and its feature 二、电磁辐射的基本性质 properties of electromagnetic radiation 三、光分析法的分类 classification of optical analysis 一、光分析法及其特点 optical analysis and its characteristics 辐射能的特性： 电磁辐射的波粒二象性 电磁辐射与物质的相互作用及其光谱 C. 荧光发射 光学分析法波谱 可知光分析具有三个基本过程： 三、光分析分类 type of optical analysis 分子光谱（带状光谱）： 一、原子光谱 atom spectrum 二、分子光谱 molecular spectrum 例：写出镁原子基态和第一电子激发态的光谱支项 基态：1s22s22p63s2 l 1=0, l 2=0 L=0 S=1/2-1/2=0 2S+1=1 J=0 所以n2s+1LJ为 31S0 第一激发态: 1s22s22p63s13p1 l 1=0, l 2=1 L=1 S=0 ,1 2S+1=1, 3 (1)S=0,J=1; (2)S=1,J=2,1,0; 所以n2s+1LJ为 31P1 , 33P2 , 33P1 , 33P0 2. 能级图 3. 共振线 第三节 光谱法仪器与光学器件 一、光分析法仪器的基本流程 general process of spectrometry 2. 光栅单色器基本组成 光学分析法中的光栅单色器 二、光分析法仪器的基本单元 main parts of spectrometry 2.单色器 棱镜—根据光的折射现象进行分光 棱镜的特性与参数 （2）分辨率 光栅 光栅的色散原理 光栅的参数： 光栅的线色散率 光栅的分辨能力 光栅的分辨率R 例：用dn/dλ=1.3×10-4nm-1的60°熔凝石英棱镜和刻有2000条·mm-1的光栅来色散Li的460.20nm和460.30nm两条谱线。试计算（1）分辨率；(2)棱镜和光栅的大小 解（1）棱镜和光栅的分辨率 （2）棱镜的大小，即底边长 算出光栅的总刻痕数N，对于一级光谱 光栅的大小，即宽度W为 W=Nd=N/2000mm-1=4.6×103/2000mm-1=0.23cm 狭缝 3.试样装置 4. 检测器及信号、与数据处理系统 本章重点 光分析法的分类 光分析法的优点和缺点 光分析法的一般流程及主要部件 1.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； E=Ee+ Ev + Er 分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率： ν=ΔEe / h + ΔEv / h + ΔEr / h 2.双原子分子能级图 分子中价电子位于自旋成对的单重基态S0分子轨道上，当电子被激发到高能级上时，若激发态与基态中的电子自旋方向相反，称为单重激发态，以S1 、 S2 、······表示；反之，称为三重激发态，以T1 、 T2 、······表示； 单重态分子具有抗磁性； 三重态分子具有顺磁性； 跃迁至单重激发态的几率大，寿命长； 3.跃迁类型与分子光谱 分子光谱复杂，电子跃迁时伴有振动和转动能级跃迁； 分子的紫外-可见吸收光谱是由电子跃迁引起的，故又称电子光谱，谱带比较宽； 分子的红外吸收光谱是由于分子中基团的振动和转动能级跃迁引起的，故也称振转光谱； 分子的荧光光谱是在紫外或可见光照射下，电子跃迁至单重激发态，并以无辐射弛豫方式回到第一单重激发态的最低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出的光谱； 分子的磷光是指处于第一最低单重激发态的分子以无辐射弛豫方式回到第一最低三重激发态，再跃迁回到基态所发出的光谱； 一、光谱法仪器的基本流程 general process of spectrometry 二、光谱仪器的基本器件 main parts of spectrometry instruments for spectro-metry and optical parts 光谱仪器通常包括五个基本单元： 光源；单色器；样品；检测器；显示与数据处理； 入射狭缝 准直镜 平面衍射光栅 聚焦物镜 出射狭缝 聚焦面